RU2114231C1 - Method of whitening highly consistent cellulose (variants), reactor for whitening highly consistent cellulose particles, and system for whitening cellulose with ozone - Google Patents

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: present invention describes reactor and method of whitening highly consistent cellulose which are intended for producing high quality uniformly whitened cellulose. In reactor highly consistent cellulose is whitened with gaseous whitening ozone containing mixture to increase degree of whiteness of cellulose from first degree GE to second higher degree GE. Cellulose particles and gaseous whitening mixture are mixed in first step with great shear forces for mixing and contacting cellulose particles with gaseous whitening mixture to react some cellulose particles with first step gaseous whitening mixture. Cellulose particles react with unreacted ozone in second retaining step for further uptake of ozone from gaseous whitening mixture and for preparing whitened cellulose having second whiteness degree GE. All of available ozone from gaseous whitening mixture is substantially desorbed. EFFECT: more efficient whitening method. 27 cl, 18 dwg , 3 ex, 2 tbl

Description

Изобретение касается способа отбелки целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, реактора для отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы и системы для отбелки целлюлозы озоном. В частности, настоящее изобретение включает в себя первую ступень, во время которой высококонсистентную целлюлозу и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, подвергают смешению с большими сдвиговыми усилиями, при этом происходит реакция отбелки, а на второй ступени смешанную высококонсистентную целлюлозу удерживают в слое для дальнейшей реакции и десорбции озона из газообразной отбеливающей смеси. The invention relates to a method for bleaching cellulose with a gaseous bleaching mixture containing ozone, a reactor for bleaching particles of high consistency pulp and a system for bleaching cellulose with ozone. In particular, the present invention includes a first step, during which a highly consistent pulp and a gaseous whitening mixture containing ozone are mixed with great shear, a bleaching reaction occurs, and in a second step, the mixed high consistency pulp is held in the bed for further reaction and desorption of ozone from the gaseous whitening mixture.

Раньше для отбелки высококонсистентной целлюлозы пытались применять озон для исключения использования хлора в качестве отбеливающего вещества для целлюлозы или других лигноцеллюлозных материалов. Возможно покажется, что озон является идеальным материалом для отбелки лигноцеллюлозных материалов, однако, исключительные свойства озона и относительно высокая стоимость ограничивали создание удовлетворительных способов отбелки лигноцеллюлозных материалов вообще и особенно древесины южных пород дерева. Previously, they tried to use ozone to bleach highly consistent pulp to eliminate the use of chlorine as a bleaching agent for cellulose or other lignocellulosic materials. It may seem that ozone is an ideal material for bleaching lignocellulosic materials, however, the exceptional properties of ozone and its relatively high cost have limited the creation of satisfactory methods for bleaching lignocellulosic materials in general and especially wood from southern wood species.

Озон легко реагирует с лигнином, эффективно снижая содержание лигнина в целлюлозе. Однако, при многих условиях он будет также агрессивно атаковать углевод, который содержат целлюлозные волокна древесины, в результате чего будет значительно снижаться прочность целлюлозы. Кроме того, озон очень чувствителен к рабочим условиям, например, к значению pH, что касается его окислительной устойчивости и химической стойкости. Изменения в этих технологических условиях могут значительно изменить реакционную способность озона относительно лигноцеллюлозных материалов. Ozone readily reacts with lignin, effectively reducing the lignin content in cellulose. However, under many conditions, it will also aggressively attack the carbohydrate that contains the cellulose fibers of the wood, resulting in significantly reduced cellulose strength. In addition, ozone is very sensitive to operating conditions, for example, to the pH value, with regard to its oxidative stability and chemical resistance. Changes in these process conditions can significantly change the reactivity of ozone with respect to lignocellulosic materials.

С того момента, когда была признана способность озона к делигнификации целлюлозы, началась значительная и непрерывная работа по созданию пригодного для промышленных целей способа, применяющего озон в отбелке лигноцеллюлозных материалов. Кроме того, были опубликованы статьи и патенты в этой области и также были доклады, в которых сообщалось о попытках проводить отбелку целлюлозы озоном на экспериментальной основе. Например, в патенте США N 2466633 (Брабендер и др. ) описан способ отбелки, в котором озон пропускают через волокнистую массу, имеющую содержание влаги (отрегулировано до концентрации в абсолютно сухой целлюлозе) между 25 и 55%, а pH регулируют до значения 4-7. From the moment that the ability of ozone to delignify cellulose was recognized, considerable and continuous work began on the creation of a process suitable for industrial purposes using ozone in the bleaching of lignocellulosic materials. In addition, articles and patents in this field have been published and there have also been reports of attempts to experimentally bleach cellulose by ozone. For example, US Pat. No. 2,466,633 (Brabender et al.) Describes a bleaching process in which ozone is passed through a pulp having a moisture content (adjusted to a concentration in completely dry cellulose) of between 25 and 55%, and the pH is adjusted to 4- 7.

В патенте США N 3814664 (Карлсмит) раскрыто устройство для газообразной реакции, включающее в себя расположенную по периферии камеру для приема газа, который может применяться для отбелки целлюлозы. Отбеливаемую целлюлозу подают по уплотняющему наклонному конвейеру с пробкой для образования газового затвора. Затем пробка разрушается шнековым дезинтегратором, и в этой точке озон из герметичной емкости для газа смешивается с целлюлозой. Целлюлоза делается ворсистой, и волокна удавливаются газом, который затем направляется в слой волокнистой массы в герметичный сосуд для реакции целлюлозы и озона. Газ-носитель удаляют через кольцеобразную разгрузочную камеру, а целлюлозу выдерживают по крайней мере в течение двадцати минут для завершения реакции отбелки. Разбавляющую жидкость подают в нижнюю часть бака с целлюлозой и после завершения реакции целлюлозу разгружают из бака. US Pat. No. 3,814,664 (Karlsmith) discloses a gaseous reaction device including a peripherally located gas receiving chamber that can be used to bleach cellulose. The bleached pulp is fed through a sealing inclined conveyor with a stopper to form a gas shutter. Then the cork is destroyed by a screw disintegrator, and at this point the ozone is mixed with cellulose from the sealed gas container. Cellulose is made fleecy, and the fibers are compressed by gas, which is then sent to the pulp layer in a sealed vessel for the reaction of cellulose and ozone. The carrier gas is removed through an annular discharge chamber, and the pulp is held for at least twenty minutes to complete the bleaching reaction. The dilution liquid is fed to the bottom of the cellulose tank and, after completion of the reaction, the cellulose is discharged from the tank.

В двух других патентах Карлсмита раскрыты сосуды для содержания газообразных реакционных слоев. В патенте США N 3785577 описано, что волокнистую массу сначала подают в сосуд по уплотняющему шнеку и затем по питающему шнеку в устройство для разбивания спрессованной волокнистой массы и направления ее поперек сечения сосуда. Реактивный газ подают в сосуд по отдельному трубопроводу. Прореагированную волокнистую массу удаляют со дна сосуда шнековым механизмом, который заставляет волокнистую массу двигаться через заслонку для повторного уплотнения прореагированной волокнистой массы. Патент США N 3964962 представляет собой усовершенствование патентов США NN 3814664 и 3785577. На сосуде для приема выпущенного газа предусмотрена зона для выпуска газа. Также предусмотрены система для направления, по крайней мере, части выпущенного газа назад в верхнюю часть сосуда для пополнения подаваемого нового реактивного газа. Two other Karlsmith patents disclose vessels for containing gaseous reaction layers. US Pat. No. 3,785,577 describes that the pulp is first fed into the vessel through a sealing screw and then through the feeding screw into a device for breaking the pressed pulp and directing it across the cross section of the vessel. Reactive gas is supplied to the vessel through a separate pipeline. The reacted pulp is removed from the bottom of the vessel by a screw mechanism, which causes the pulp to move through the shutter to re-seal the reacted pulp. US Pat. No. 3,964,962 is an improvement of US Pat. Nos. 3,814,664 and 3,785,577. A gas discharge zone is provided on a vessel for receiving discharged gas. A system is also provided for directing at least a portion of the discharged gas back to the top of the vessel to replenish the feed of new reactive gas.

Другие способы отбелки целлюлозы озоном описаны Ротенбергом C., Робинсоном Д. и Д. Джонсонбаухом в "Отбелке оксицеллюлозы озоном", Tappi 182 -185 (1975) - Z, ZEZ, ZP и ZP (Pa - надуксусная кислота); и Н. Сателэндом "Отбелка целлюлозы кислородом и озоном" Pulp and Paper Magazine of Canada T153-58 (1974) - OZ EP, OP и ZP. Также в патенте США N 4196043 (Singh) раскрыт многоступенчатый способ отбелки, применяющий озон и перекись для исключения использования соединений хлора, и включающий в себя рециркуляцию сточных вод. Other methods for bleaching cellulose with ozone are described by Rotenberg C., Robinson D. and D. Johnsonbauch in "Ozone Cellulose Bleaching with Ozone", Tappi 182-185 (1975) - Z, ZEZ, ZP and ZP (Pa - Peracetic Acid); and N. Sateland, Pulp and Paper Magazine of Canada T153-58 (1974) Pulp and Paper Magazine of Canada - OZ EP, OP and ZP. Also, US Pat. No. 4,196,043 (Singh) discloses a multi-stage bleaching process using ozone and peroxide to eliminate the use of chlorine compounds, and including wastewater recycling.

В общем известны различные устройства для отбелки, применяющие центральный вал с прикрепленными к нему лопастями (см. например, патенты США N 1591070, Вулф. N 1642978 и 1643566, Торн, 2431478, Хилл и 4298426 Торрегросса и др.). Также патенты США NN 3630928 Лиеберготт и др. N 3725193, де Монтигню и др. раскрывают устройство для применения с целлюлозой, имеющей консистентность свыше 15%, причем, это устройство включает в себя вращающийся вал, имеющий радиально разнесенные разбивные лопасти для измельчения целлюлозы. В патенте США N 4093506 (Рихтер) раскрыты способ и устройство для непрерывного распределения и смешения высококонсистентной целлюлозы с обрабатывающей жидкостью, например, хлором или двуокисью хлора. Устройство состоит из концентрично расположенного корпуса, имеющего цилиндрическую часть, обычно сходящуюся на конус открытую часть, проходящую наружу от одного конца цилиндрической части, и закрытую стенку, проходящую внутрь от другого конца цилиндрической части. Роторный вал, установленный внутри корпуса, включает в себя втулку, к которой прикреплено множество лопастей. Каждая лопасть соединена с передающей лопаткой или крылом. Вращение вала позволяет обрабатывающей жидкости распределяться и смешиваться с целлюлозой по возможности равномерно. In general, various bleaching devices are known that use a central shaft with blades attached to it (see, for example, U.S. Patent Nos. 1,509,070, Wolf. Nos. 1642978 and 1643566, Thorn, 2431478, Hill and 4298426 Torregrossa and others). Also, U.S. Patent Nos. 3,630,928 to Liebergott et al. N 3,725,193, de Montigny et al. Disclose a device for use with cellulose having a consistency of more than 15%, moreover, this device includes a rotary shaft having radially spaced breaker blades for pulp grinding. US Pat. No. 4,093,506 (Richter) discloses a method and apparatus for continuously dispensing and mixing high-consistency pulp with a treatment fluid, for example, chlorine or chlorine dioxide. The device consists of a concentric housing having a cylindrical part, usually an open part converging on a cone, extending outward from one end of the cylindrical part, and a closed wall extending inward from the other end of the cylindrical part. The rotor shaft mounted inside the housing includes a sleeve to which a plurality of blades are attached. Each blade is connected to a transmitting blade or wing. The rotation of the shaft allows the processing fluid to be distributed and mixed with cellulose as evenly as possible.

В патенте США N 4278496 (Фрицволд) раскрыт вертикальный озонизатор для обработки высококонсистентной (35-50%) целлюлозы. Газ кислород/озон и целлюлоза (при pH = 5) передаются в верхнюю часть реактора для распределения по всему поперечному сечению. Таким образом, газ входит в тесный контакт с частицами целлюлозы. Смесь целлюлозы и газа распределяется слоями на опорных средствах в ряде последовательно расположенных камер. Опорное средство имеет отверстия или щели такой формы, что целлюлозы образует мостики из массы поперек, при этом газ проходит через весь реактор в контакте с целлюлозой. US Pat. No. 4,278,496 (Fritzwold) discloses a vertical ozonizer for treating highly consistent (35-50%) cellulose. Oxygen / ozone gas and cellulose (at pH = 5) are transferred to the top of the reactor for distribution over the entire cross section. Thus, the gas comes into close contact with the cellulose particles. The mixture of cellulose and gas is distributed in layers on supporting means in a series of consecutively arranged chambers. The support means has openings or slots of such a shape that the cellulose forms bridges from the mass across, with the gas passing through the entire reactor in contact with the cellulose.

Перемещение целлюлозы через реактор происходит за счет повторного, но контролируемого разбивания опорными средствами во время вращения измельчающих средств, которые прикреплены к центральному валу и вращаются вместе с ним. Это позволяет целлюлозе проходить через отверстия в смежно расположенные камеры. В патенте США N 4123317 Фрицволд и др. более конкретно раскрыли реактор, описанный в их патенте N 4278496. Этот реактор также применяют для обработки целлюлозы смесью газа кислорода и озона. The movement of cellulose through the reactor occurs due to repeated but controlled breaking with support means during rotation of the grinding means, which are attached to the central shaft and rotate with it. This allows cellulose to pass through openings into adjacent chambers. In US Pat. No. 4,123,317, Fritzwold et al. More specifically disclosed the reactor described in their Patent No. 4,278,496. This reactor is also used to treat cellulose with a mixture of oxygen gas and ozone.

В каждом из патентов США NN 4468286 и 4426256 (Джонсон) раскрыты способ и устройство для непрерывной обработки бумажной целлюлозы озоном. Целлюлозу и озон направляют по различным путям отдельно или вместе. Each of US Pat. Nos. 4,468,286 and 4,426,256 (Johnson) discloses a method and apparatus for continuously treating paper pulp with ozone. Cellulose and ozone are routed in different ways separately or together.

В патенте США N 4363697 описаны определенные шнековые и скребковые конвейеры, которые усовершенствовали, включив в них лопасти, нарезанные и отогнутые шнековые скребки или их комбинации, для применения в отбелке кислородом целлюлозы низкой консистентности. US Pat. No. 4,336,697 describes certain screw and scraper conveyors that have been improved to include blades, cut and bent screw scrapers, or combinations thereof, for use in oxygen-low pulp bleaching with oxygen.

В патенте Франции N 1441787 и в Европейской заявке N 0276608 раскрыты способы отбелки целлюлозы озоном. В Европейской заявке N 0308314 раскрыт реактор для отбелки целлюлозы озоном, применяющий скребковый шнековый конвейер закрытого типа, в который накачивают газ озон через центральный вал для его распределения через реактор. Целлюлоза имеет консистентность 20-50%, а концентрация озона в обрабатывающем газе составляет между 4 и 10%, таким образом, достигается 2-8% использование озона на сухие волокна целлюлозы. French patent N 1441787 and European application N 0276608 disclose methods for bleaching cellulose with ozone. European Application No. 0308314 discloses a reactor for bleaching cellulose with ozone, using a closed-type scraper screw conveyor, into which ozone gas is pumped through a central shaft to distribute it through the reactor. Cellulose has a consistency of 20-50%, and the concentration of ozone in the processing gas is between 4 and 10%, thus achieving 2-8% utilization of ozone on dry cellulose fibers.

В общем, в известных технических решениях не раскрыт успешный реактор или способ для отбелки озоном целлюлозы, который обеспечивал бы получение по существу равномерно отбеленной целлюлозы в промышленности. В медленно перемещаемых слоях удерживающего типа, например, в описанных устройствах Карлсмита часть целлюлозы изолируется от газообразной отбеливающей смеси по отношению к другой целлюлозы из-за различий в высоте слоя и объемном весе в различных местах внутри слоя. Это вызывает неравномерное прохождение отбеливающей газообразной смеси через слой волокон, что, в свою очередь, приводит к неравномерному контакту между озоном и целлюлозой и к неравномерной отбелке. Также смешение целлюлозы от низкой до средней консистентности нежелательно из-за необходимости очень большого количества озона для достижения одинакового уровня отбелки, поскольку озон диффундирует через воду. In general, well-known technical solutions have not disclosed a successful reactor or method for ozone bleaching of cellulose, which would provide substantially uniformly bleached pulp in industry. In the slowly moving layers of the holding type, for example, in the described Karlsmith devices, part of the cellulose is isolated from the gaseous bleaching mixture with respect to the other pulp due to differences in the height of the layer and bulk density at different places within the layer. This causes an uneven passage of the whitening gaseous mixture through the fiber layer, which, in turn, leads to uneven contact between ozone and cellulose and to uneven bleaching. Also, mixing low to medium pulp is undesirable due to the need for a very large amount of ozone to achieve the same level of bleaching, as ozone diffuses through water.

Настоящее изобретение касается нового устройства и способа для отбелки газообразной отбеливающей смесью, которые устраняют проблемы известных способов и устройств для получения высококачественной, равномерно отбеленной высококонсистентной целлюлозы. The present invention relates to a new device and method for bleaching with a gaseous bleaching mixture, which eliminate the problems of known methods and devices for producing high-quality, uniformly bleached, highly consistent pulp.

Техническим результатом изобретения является получение равномерно отбеленной высококонсистентной целлюлозы. В этой связи одним из отличий настоящего изобретения является смещение с большими сдвиговыми усилиями высококонсистентной целлюлозы в присутствии газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, для обеспечения примерно одинакового и равномерного доступа озона ко всем частицам высококонсистентной целлюлозы. The technical result of the invention is to obtain uniformly bleached highly consistent pulp. In this regard, one of the differences of the present invention is the high shear displacement of the high-pulp pulp in the presence of a gaseous bleaching mixture containing ozone to provide approximately the same and uniform access of ozone to all particles of the high-pulp pulp.

Термин "отбелка" в данном изобретении предназначен для обозначения реакции высококонсистентной целлюлозы с отбеливающей газообразной смесью для достижения увеличения белизны, удаления лигнина и достижения числа KN без вредного влияния на вязкость целлюлозы. The term "bleaching" in this invention is intended to mean the reaction of high consistency pulp with a whitening gaseous mixture to achieve an increase in whiteness, removal of lignin and achievement of the KN number without adversely affecting the viscosity of the pulp.

Наиболее близким решением является способ отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для увеличения степени белизны целлюлозы от первой степени GE до второй, более высокой степени белизны GE, описанный в патенте EP N 0308314. The closest solution is the method of bleaching particles of highly consistent pulp with a gaseous bleaching mixture containing ozone to increase the degree of whiteness of the pulp from the first degree of GE to the second, higher degree of whiteness of GE, described in patent EP N 0308314.

Известен реактор для отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, описанный в патенте EP N 0030158. Known reactor for bleaching particles of highly cellulose gaseous bleaching mixture containing ozone described in patent EP N 0030158.

Техническим результатом данного изобретения является получение равномерно отбеленной целлюлозы. The technical result of this invention is to obtain uniformly bleached pulp.

В этой связи существенным является смешение с большими сдвиговыми усилиями целлюлозы в присутствии газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, для обеспечения примерно одинакового и равномерного доступа озона ко всем частицам целлюлозы. In this regard, mixing with high shear forces of cellulose in the presence of a gaseous whitening mixture containing ozone is essential to ensure approximately the same and uniform access of ozone to all pulp particles.

Термин "отбелка" в этой заявке предназначен для обозначения реакции целлюлозы с отбеливающим агентом для достижения увеличения белизны, удаления лигнина и достижения числа KNo без вредного влияния на вязкость целлюлозы. The term "bleaching" in this application is intended to indicate the reaction of cellulose with a bleaching agent to achieve an increase in whiteness, removal of lignin and achievement of the KNo number without adversely affecting the viscosity of the pulp.

Технический результат достигается в настоящем изобретении следующим. The technical result is achieved in the present invention as follows.

Способ отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для увеличения степени белизны целлюлозы от первой степени GE до второй, более высокой степени белизны GE. A method of bleaching highly consistent pulp particles with a gaseous ozone-containing bleaching mixture to increase the brightness of cellulose from a first GE degree to a second, higher GE brightness degree.

При этом частицы высококонсистентной целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, вводят на первую ступень, частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь смешивают на первой ступени с большими сдвиговыми усилиями для смешения и контакта частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью для реакции части частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, на первой ступени. Частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь с непрореагировавшим озоном направляют с первой ступени на вторую ступень для удержания, и частицы целлюлозы вступают в реакцию с непрореагировавшим озоном на второй, удерживающей ступени для дополнительного потребления озона из газообразной отбеливающей смеси, для получения отбеленной целлюлозы, имеющей вторую ступень белизны GE, при этом по существу, весь доступный озон из газообразной отбеливающей смеси десорбируется. In this case, the particles of highly consistent cellulose and the gaseous bleaching mixture containing ozone are introduced into the first stage, the cellulose particles and the gaseous bleaching mixture are mixed in the first stage with great shear forces to mix and contact the cellulose particles with the gaseous bleaching mixture for the reaction of part of the cellulose particles with gaseous bleaching a mixture containing ozone in the first stage. Cellulose particles and a gaseous bleaching mixture with unreacted ozone are sent from the first stage to the second stage for retention, and the cellulose particles are reacted with unreacted ozone in the second holding stage for additional consumption of ozone from the gaseous bleaching mixture to produce bleached cellulose having a second stage GE whiteness, with substantially all of the available ozone from the gaseous bleaching mixture being desorbed.

Второй вариант способа отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для увеличения белизны целлюлозы от первой степени GE до второй, более высокой степени белизны GE, причем частицы высококонсистентной целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, вводят на первую ступень. Частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь смешивают на первой ступени для контакта по существу, всех частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью для реакции, по меньшей мере, части частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, на первой ступени для потребления, по меньшей мере, примерно 50-90% озона. Частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь с непрореагировавшим озоном направляют с первой ступени на вторую ступень с, по существу, неподвижным слоем, на которой частицы целлюлозы, контактирующие с озоном, завершают реакцию с ним. Частицы целлюлозы вступают в реакцию с непрореагировавшим озоном на второй ступени для потребления, по существу, всего оставшегося озона в смеси и десорбции озона из газообразной отбеливающей смеси и получают, по существу, равномерно отбеленную целлюлозу, имеющую вторую степень белизны GE. Способ дополнительно включает измельчение частиц целлюлозы до размера, достаточного для достижения, по существу, полного проникания газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, в большинство частиц целлюлозы. The second variant of the method of bleaching the pulp particles of a gaseous bleaching mixture containing ozone to increase the brightness of the pulp from the first degree of GE to the second, higher degree of whiteness of GE, and particles of high consistency pulp and a gaseous bleaching mixture containing ozone are introduced into the first stage. Cellulose particles and a gaseous whitening mixture are mixed in a first step to contact substantially all of the cellulose particles with a gaseous whitening mixture to react at least a portion of the cellulose particles with a gaseous whitening mixture containing ozone in a first step for consumption of at least approximately 50-90% of ozone. Cellulose particles and a gaseous whitening mixture with unreacted ozone are sent from the first stage to the second stage with a substantially fixed layer, on which the cellulose particles in contact with ozone complete the reaction with it. Cellulose particles react with unreacted ozone in a second step to consume essentially all of the remaining ozone in the mixture and to desorb the ozone from the gaseous bleaching mixture to produce substantially uniformly bleached cellulose having a second degree of GE brightness. The method further includes grinding the cellulose particles to a size sufficient to achieve substantially complete penetration of the gaseous whitening mixture containing ozone into most of the cellulose particles.

На первой ступени используют, по меньшей мере, примерно 60-75% от всего имеющегося озона, а на второй ступени 20-40% озона. In the first stage, at least about 60-75% of the total available ozone is used, and in the second stage, 20-40% of ozone.

Частицы целлюлозы имеют консистентность примерно 35-50%, и их смешивают с газообразной отбеливающей смесью в течение примерно 40-180 сек, перед прохождением на вторую ступень. Cellulose particles have a consistency of about 35-50%, and they are mixed with a gaseous bleaching mixture for about 40-180 seconds, before passing to the second stage.

Частицы целлюлозы вступают в реакцию с непрореагировавшим озоном на второй ступени в течение примерно 5-30 мин для, по существу, полной отбелки частиц целлюлозы. Cellulose particles react with unreacted ozone in the second step for about 5-30 minutes to substantially bleach the cellulose particles.

Способ отбелки частиц высококонсистентной древесной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для повышения белизны целлюлозы от первой степени GE до второй, более высокой степени GE, вводят частицы целлюлозы, имеющую первую степень белизны GE и консистентность, по меньшей мере, 35-50% и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, вместе в первую емкость реактора. Частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, смешивают с большими сдвиговыми усилиями в первой емкости в течение по меньшей мере примерно 40 сек, для контакта, по существу, всех частиц целлюлозы с озоном. Частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, удерживают в первой емкости в течение достаточного времени при смешивании с большими сдвиговыми усилиями для реакции части частиц целлюлозы с озоном, для потребления по меньшей мере примерно 50-90% озона из газообразной отбеливающей смеси. Частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь направляют из первой емкости во вторую емкость реактора для образования, по существу, неподвижного слоя целлюлозы во второй емкости реактора. Через слой целлюлозы направляют газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, для реакции частиц целлюлозы с непрореагировавшим озоном, принятым из первой емкости для десорбции, по существу, всего озона из газообразной отбеливающей смеси посредством реакции с частицами целлюлозы в слое целлюлозы для получения целлюлозы, имеющей вторую степень белизны GE. Извлекают газообразную отбеливающую смесь с десорбированным озоном из второй емкости реактора. Гасят реакцию отбелки посредством добавления воды в целлюлозу во второй емкости реактора и удаляют целлюлозу со второй степенью белизны GE из второй емкости реактора. A method of bleaching particles of highly consistent wood pulp with a gaseous ozone-containing bleaching mixture to increase the whiteness of cellulose from a first GE degree to a second, higher GE degree, pulp particles having a first GE brightness and a consistency of at least 35-50% are introduced and a gaseous whitening mixture containing ozone together in a first reactor vessel. Cellulose particles and a gaseous whitening mixture containing ozone are mixed with high shear in the first container for at least about 40 seconds to contact substantially all of the cellulose particles with ozone. Cellulose particles and a gaseous whitening mixture containing ozone are held in the first container for sufficient time when mixed with high shear to react a portion of the cellulose particles with ozone to consume at least about 50-90% ozone from the gaseous whitening mixture. Cellulose particles and a gaseous whitening mixture are sent from the first vessel to the second reactor vessel to form a substantially fixed cellulose layer in the second reactor vessel. A gaseous bleaching mixture containing ozone is directed through the cellulose layer to react the cellulose particles with unreacted ozone taken from the first desorption vessel of substantially all of the ozone from the gaseous bleaching mixture by reaction with cellulose particles in the cellulose layer to produce cellulose having a second degree whiteness of GE. The gaseous whitening mixture with desorbed ozone is recovered from the second reactor vessel. The bleaching reaction is quenched by adding water to the cellulose in the second reactor vessel and the second-degree pulp GE is removed from the second reactor vessel.

Количество озона, потребляемого в первой емкости реактора, составляет, по меньшей мере, примерно 60-75% от общего количества имеющегося озона. Количество потребляемого озона во второй емкости реактора составляет по меньшей мере примерно 20-40% от общего количества имеющегося озона. The amount of ozone consumed in the first reactor vessel is at least about 60-75% of the total amount of ozone available. The amount of ozone consumed in the second reactor vessel is at least about 20-40% of the total amount of ozone available.

Способ дополнительно включает в себя непрерывную передачу частиц целлюлозы в первой емкости реактора от входа до выхода во время осуществления смешения с высокими сдвиговыми усилиями. The method further includes continuously transferring cellulose particles in the first reactor vessel from inlet to outlet during high shear mixing.

Реактор для отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон для отбелки целлюлозы от первой степени белизны GE до второй более высокой степени белизны содержит первую ступень реактора, имеющую емкость для смешения в качестве средства для смешения с высокими сдвиговыми усилиями и средство контактирования для осуществления контакта частиц целлюлозы, имеющих консистентность более 20%, с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для полного и однородного смешения и контактирования частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, за счет переворачивания частиц целлюлозы при перемешивании частиц целлюлозы через, по существу, всю первую ступень реактора так, что по существу, все частицы целлюлозы должны подниматься, разбрасываться и перемешиваться в присутствии газообразной отбеливающей смеси для реакции по меньшей мере части частиц целлюлозы с озоном в первой ступени реактора. Реактор имеет вторую ступень, имеющую удерживающую емкость для приема частиц целлюлозы и газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, из средства для смешения и контактирования с высокими сдвигающими усилиями и для удержания частиц целлюлозы в слое целлюлозы, для дополнительного реагирования частиц целлюлозы с непрореагировавшим озоном, принятым из первой ступени реактора в течение времени, достаточного для завершения реакции частиц целлюлозы с озоном. Реактор имеет также средство для смешения низкоконсистентной целлюлозы с веществами для подкисления и образования хелатных соединений, устройство для загущения для удаления влаги из низкоконсистентной целлюлозы для получения высококонсистентной целлюлозы с консистентностью свыше 20%, измельчающее устройство высококонсистентной целлюлозы до заданного размера частиц целлюлозы и объемного веса, наклонный шнековый конвейер для направления высококонстистентной целлюлозы в измельчающее устройство. The reactor for bleaching particles of high consistency pulp with a gaseous bleaching mixture containing ozone for bleaching cellulose from a first degree of whiteness of GE to a second higher degree of whiteness contains a first stage of the reactor having a mixing tank as a means for mixing with high shear forces and a contacting means for making contact cellulose particles having a consistency of more than 20% with a gaseous whitening mixture containing ozone for complete and uniform mixing and contacting pulp particles with a gaseous whitening mixture containing ozone by flipping the cellulose particles while stirring the cellulose particles through essentially the entire first stage of the reactor so that essentially all cellulose particles must rise, scatter and mix in the presence of a gaseous whitening mixture for the reaction at least part of the cellulose particles with ozone in the first stage of the reactor. The reactor has a second stage having a holding tank for receiving cellulose particles and a gaseous bleaching mixture containing ozone from a means for mixing and contacting with high shear forces and for holding cellulose particles in a cellulose layer, for additional reaction of cellulose particles with unreacted ozone taken from the first stage of the reactor for a time sufficient to complete the reaction of the cellulose particles with ozone. The reactor also has a means for mixing low-grade cellulose with substances for acidification and the formation of chelate compounds, a thickening device for removing moisture from low-grade cellulose to produce high-consistency cellulose with a consistency of over 20%, a high-consistency pulp milling device to a predetermined cellulose particle size, slope volume and a screw conveyor for conveying highly pulp to the chopping device.

Средство для смешения с высокими сдвигающими усилиями и средство контактирования имеет емкость с входом для приема частиц целлюлозы и средство для подачи частиц целлюлозы на выход из емкости для смешения и контактирования для удаления частиц целлюлозы и озона после реакции по меньшей мере части частиц целлюлозы с озоном, а емкость для удержания имеет впускное отверстие, сообщающееся с выпускным отверстием емкости для смешения и контактирования. The high shear mixing means and the contacting means have a container with an inlet for receiving cellulose particles and a means for supplying cellulose particles to the outlet of the mixing and contacting particles to remove cellulose and ozone particles after the reaction of at least a part of the cellulose particles with ozone, and the holding container has an inlet communicating with the outlet of the container for mixing and contacting.

Средство для смешения с высокими сдвигающими усилиями и средство контактирования содержит корпус, определяющий вход и выход, сообщающиеся с внутренней камерой, содержащей два параллельных вращающихся вала с монтированными на них шнековыми скребками, входящими в зацепление для перемещения частиц целлюлозы от входа к выходу. The high shear mixing means and the contacting means comprise a housing defining an inlet and an outlet communicating with an inner chamber comprising two parallel rotating shafts with screw scrapers mounted thereon, engaged to move the pulp particles from inlet to outlet.

Емкость для смешения содержит корпус, определяющий вход и имеющий внутреннюю камеру, содержащую вращающийся вал с множеством отдельных, радиально выступающих жестких элементов и множество взаимодействующих жестких элементов, выступающих внутрь от корпуса в сторону вращающегося вала. The mixing vessel comprises a housing defining an input and having an internal chamber comprising a rotating shaft with a plurality of separate, radially protruding rigid elements and a plurality of interacting rigid elements protruding inward from the housing toward the rotating shaft.

Емкость для смещения и контактирования содержит корпус, определяющий вход и имеющий внутреннюю камеру, содержащую вращающийся вал с непрерывным шнековым скребком, причем шнековый скребок имеет множество частиц, вырезанных из скребка для образования в нем отверстий и при этом вырезанные части скребка изогнуты под определенным углом относительно вала. The container for biasing and contacting comprises a housing defining an entrance and having an inner chamber containing a rotating shaft with a continuous screw scraper, the screw scraper having many particles cut from the scraper to form holes in it and the cut parts of the scraper are bent at a certain angle relative to the shaft .

Реактор дополнительно содержит измельчающее устройство, установленное на корпусе, для измельчения частиц целлюлозы и направления частиц целлюлозы во впускное отверстие емкости для смешения и контактирования. The reactor further comprises a grinding device mounted on the housing for grinding pulp particles and directing the pulp particles into the inlet of the mixing and contacting vessel.

Вторая ступень реактора имеет средство для протягивания газообразной отбеливающей смеси через слой целлюлозы для десорбции, по существу, всего озона из газообразной отбеливающей смеси при реакции с целлюлозой и средство для отделения уловленных частиц целлюлозы от газообразной отбеливающей смеси после десорбции. The second stage of the reactor has means for pulling the gaseous bleach mixture through the cellulose layer to desorb substantially all of the ozone from the gaseous bleach mixture in the reaction with cellulose, and means for separating trapped cellulose particles from the gaseous bleach mixture after desorption.

Правая ступень реактора, включает в себя корпус, определяющий вход и выход, средство для передачи частиц целлюлозы от входа к выходу одновременно со смещением с высокими сдвигающими усилиями и контактированием частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью. The right stage of the reactor includes a housing that defines the input and output, means for transferring cellulose particles from input to output simultaneously with biasing with high shear forces and contacting the cellulose particles with a gaseous bleaching mixture.

Первая ступень имеет заданную длину между входом и выходом, а средство для передачи имеет средство для вращения его со скоростью, достаточной для того, чтобы примерно между 50-90% озона в газообразной отбеливающей смеси расходовалось в реакции с частицами целлюлозы внутри первой ступени реактора. The first stage has a predetermined length between the inlet and the outlet, and the transmission means has means for rotating it at a speed sufficient so that between about 50-90% of the ozone in the gaseous bleaching mixture is consumed in the reaction with cellulose particles inside the first stage of the reactor.

Вторая ступень реактора имеет вертикальную, обычно цилиндрическую емкость, имеющую верхнюю часть и нижнюю часть, причем верхняя часть соединена с выходом корпуса первой ступени реактора для приема частиц целлюлозы и газообразной отбеливающей смеси. The second stage of the reactor has a vertical, usually cylindrical vessel, having an upper part and a lower part, the upper part being connected to the outlet of the housing of the first stage of the reactor for receiving cellulose particles and a gaseous bleaching mixture.

В качестве первой ступени реактора используют паровой смеситель, экструдер, шнековый дефибратор или шнековый конвейер с нарезанными и отбортованными скребками. A steam mixer, an extruder, a screw defibrator or a screw conveyor with cut and flanged scrapers are used as the first stage of the reactor.

Корпус первой ступени реактора дополнительно образует по меньшей мере одну внутреннюю камеру, сообщающуюся со входом и выходом, а средство для передачи содержит по меньшей мере один вращающийся центральный вал, проходящий по длине внутренней камеры, и выступающие средства, установленные на валу для подъема, отбрасывания и перемешивания частиц целлюлозы во время их перемешивания от входа к выходу. The housing of the first stage of the reactor additionally forms at least one inner chamber communicating with the input and output, and the transmission means comprises at least one rotating central shaft extending along the length of the inner chamber and protruding means mounted on the shaft for lifting, dropping and mixing the cellulose particles during their mixing from inlet to outlet.

Выступающее средство выполнено в виде непрерывного скребкового шнека, окружающего вал и имеющий множество частей, которые вырезаны из скребка для образования в них отверстий, причем вырезанные части согнуты под определенным углом относительно вала. The protruding means is made in the form of a continuous scraper screw surrounding the shaft and having many parts that are cut from the scraper to form holes in them, and the cut parts are bent at a certain angle relative to the shaft.

Система для отбелки целлюлозы озоном, в которой в комбинации содержатся средства для смешения низкоконсистентной целлюлозы с веществами для подкисления и образования хелатных соединений, загущающие средства для обезвоживания низкоконсистентной целлюлозы и получения высококонсистентной целлюлозы с консистентностью свыше 20%, насос для передачи низкоконсистентной целлюлозы в загущающее средство, средство для измельчения высококонсистентной целлюлозы до заданного размера частиц, средство для ввода газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, в средство для измельчения и в целлюлозу, первое реакторное средство для перемешивания с большими сдвигающими усилиями и контактирование частиц высококонсистентной целлюлозы с озонсодержащей отбеливающей смесью для смешения и контакта частиц целлюлозы с озоном для взаимодействия части частиц целлюлозы с озоном, при этом первое реакторное средство содержит корпус со входом и выходом и средство для передачи частиц целлюлозы от входа к выходу при смешивании и контакте частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, причем первое реакторное средство имеет один вращаемый вал, проходящий по длине корпуса, и выступающие средства, установленные на вращаемом валу для подъема, отбрасывания и перемешивания частиц целлюлозы во время их движения от входа к выходу, имеет средства для вращения вала со скоростью, достаточной, чтобы примерно 50-90% озона в газообразной отбеливающей смеси использовалось в реакции с частицами целлюлозы внутри корпуса, и второе реакторное средство для приема частиц целлюлозы и газообразной отбеливающей смеси для удержания частиц целлюлозы в слое целлюлозы для реагирования с неконтактируемым и непрореагировавшим озоном в газообразной отбеливающей смеси, содержащее цилиндрический корпус с верхней частью и днищем, причем верхняя часть расположена смежно с корпусом первого реакторного средства и образует вход, сообщающийся непосредственно с выходом первого реакторного средства для приема смешанной целлюлозы и газообразной отбеливающей смеси, причем второе реакторное средство имеет средство для протягивания газообразной отбеливающей смеси через слой целлюлозы для десорбции, по существу, всего оставшегося озона из смеси, и средство для отделения уловленных частиц целлюлозы от газообразной отбеливающей смеси. A system for bleaching cellulose with ozone, which in combination contains means for mixing low-grade cellulose with substances for acidifying and chelating compounds, thickening means for dehydrating low-grade cellulose and producing high-grade pulp with a consistency of more than 20%, a pump for transferring low-grade pulp to means for grinding highly consistent pulp to a predetermined particle size, means for introducing a gaseous bleaching mixture, with containing ozone, into a pulverizer and into pulp, the first reactor means for mixing with high shear forces and contacting the particles of highly consistent pulp with an ozone-containing whitening mixture for mixing and contacting the cellulose particles with ozone for the interaction of part of the cellulose particles with ozone, while the first reactor means contains a housing with inlet and outlet and means for transferring cellulose particles from inlet to outlet when mixing and contacting the cellulose particles with a gaseous whitening mixture, containing ozone, the first reactor means having one rotatable shaft extending along the length of the casing, and protruding means mounted on the rotatable shaft for lifting, discarding and mixing the pulp particles during their movement from entrance to exit, has means for rotating the shaft at a speed of sufficient so that approximately 50-90% of the ozone in the gaseous bleaching mixture is used in the reaction with the cellulose particles inside the vessel, and a second reactor means for receiving the cellulose particles and the gaseous bleaching mixture for neighing of cellulose particles in a cellulose layer for reacting with non-contacting and unreacted ozone in a gaseous whitening mixture containing a cylindrical body with an upper part and a bottom, the upper part adjacent to the body of the first reactor means and forms an inlet communicating directly with the output of the first reactor means for receiving mixed cellulose and a gaseous whitening mixture, the second reactor means having means for drawing the gaseous whitening mixture through a cellulose layer for desorbing substantially all of the remaining ozone from the mixture; and a means for separating the captured cellulose particles from the gaseous bleaching mixture.

Выступающим средством является непрерывный скребковый шнек, окружающий вал и имеющий множество частей, которые вырезаны из скребка для образования отверстий, причем вырезанная часть согнута под заданным углом относительно вала. The protruding means is a continuous scraper screw surrounding the shaft and having many parts that are cut from the scraper to form holes, the cut part being bent at a predetermined angle relative to the shaft.

Первым реакторным средством является паровой смеситель, экструдер, шнековый дефибратор или шнековый конвейер с нарезанными и отбортованными скребками. The first reactor means is a steam mixer, an extruder, a screw defibrator or a screw conveyor with cut and flanged scrapers.

На фиг. 1 показана технологическая схема, поясняющая общее расположение элементов; на фиг. 2 - схематический вид конкретного исполнения настоящего изобретения; на фиг. 3 - вид сбоку в разрезе парового смесителя, который можно применять в качестве реактора первой ступени в соответствии с изобретением; на фиг. 4 - вид сверху, частично в разрезе шнекового дефибратора Troropulper^TM который можно применять в качестве реактора первой ступени в соответствии с изобретением; на фиг. 5 и 6 - вид в разрезе слоя целлюлозы в удерживающей емкости, представленной на фиг. 2, на уровнях A и B соответственно, показывающий точки взятия пробы для сравнивания равномерности белизны, как в примере 2; на фиг. 7 и 8 - показывают значения степени белизны, измеренной прибором Дженерал Электрик, в точках, указанных на фиг. 5 и 6 для двухступенчатого реактора в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 9 и 10 - показывают значения степени белизны, GE в точках, указанных на фиг. 5 и 6 для обычного реактора со слоем; на фиг. 11 и 12 - вид в разрезе слоя целлюлозы и удерживающей емкости, представленной на фиг. 2, на уровнях A и B соответственно, показывающей точки взятия пробы слоя целлюлозы для сравнения равномерности белизны, как в примере 3; на фиг. 13 и 14 - показывают величины степени белизны, GE в точках, указанных на фиг. 11 и 12, для двухступенчатого реактора в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 15 и 16 - показывают степень белизны GE в точках, указанных на фиг. 11 и 12 для обычного реактора со слоем; на фиг. 17 - вид сбоку в разрезе экструдера, который можно применять в качестве первой ступени реактора согласно изобретению; и на фиг. 18 - частичный вид в разрезе альтернативной конфигурации зоны выпуска газа для второй ступени реактора в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 1 is a flow chart explaining a general arrangement of elements; in FIG. 2 is a schematic view of a specific embodiment of the present invention; in FIG. 3 is a sectional side view of a steam mixer that can be used as a first stage reactor in accordance with the invention; in FIG. 4 is a top view, partially in section, of a Troropulper ^TM screw defibrator which can be used as a first stage reactor in accordance with the invention; in FIG. 5 and 6 are a sectional view of the cellulose layer in the holding container shown in FIG. 2, at levels A and B, respectively, showing sampling points for comparing the uniformity of whiteness, as in example 2; in FIG. 7 and 8 show the brightness values measured by the General Electric at the points indicated in FIG. 5 and 6 for a two-stage reactor in accordance with the present invention; in FIG. 9 and 10 show the brightness values, GE at the points indicated in FIG. 5 and 6 for a conventional bed reactor; in FIG. 11 and 12 are a cross-sectional view of the cellulose layer and holding container shown in FIG. 2, at levels A and B, respectively, showing the sampling points of the cellulose layer to compare the uniformity of whiteness, as in example 3; in FIG. 13 and 14 show brightness values, GE at the points indicated in FIG. 11 and 12, for a two-stage reactor in accordance with the present invention; in FIG. 15 and 16 show the brightness of GE at the points indicated in FIG. 11 and 12 for a conventional bed reactor; in FIG. 17 is a sectional side view of an extruder that can be used as a first stage of a reactor according to the invention; and in FIG. 18 is a partial cross-sectional view of an alternative configuration of a gas discharge zone for a second stage of a reactor in accordance with the present invention.

Способ отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы, реактор для отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы и система для осуществления. A method for bleaching fine pulp particles, a reactor for bleaching fine pulp particles, and a system for implementing.

Фиг. 1 показывает способ и реактор в соответствии с изобретением в общих терминах. Целлюлозу 10 направляют через множество стадий предварительной обработки в реакторе. Во время предварительной обработки промытая низкоконсистентная целлюлоза сначала входит в средство для смешения 11, где ее доводят до кондиционного состояния посредством обработки кислотой 12 и веществом 13, образующим хелатные соединения. Подкисленная и хелатированная целлюлоза 14 предпочтительно имеет требуемое значение pH примерно 2 для повышения эффективности использования озона целлюлозой. Целлюлозой 14 является низкоконсистентная целлюлоза на этой ступени, и ее накачивают в устройство 15 для загущения, например, в двухвалковый пресс. Устройство 15 для загущения удаляет лишнюю жидкость 16 из низкоконсистентной целлюлозы и повышает консистентность до заданного уровня, свыше 20%. Предпочтительная консистентность обычно находится между 38 и 48%. Значительная часть избыточной жидкости 16 может рециркулировать в средство для смешения 11, хотя часть (показана пунктирной линией) может выпускаться для поддержания баланса жидкости в системе. FIG. 1 shows a process and a reactor in accordance with the invention in general terms. Pulp 10 is sent through many stages of pre-treatment in the reactor. During the pretreatment, the washed low consistency cellulose first enters the mixing means 11, where it is brought to a condition by treatment with acid 12 and a substance 13 forming chelate compounds. The acidified and chelated cellulose 14 preferably has a desired pH of about 2 to increase the efficiency of the use of ozone cellulose. Cellulose 14 is a low-consistency pulp at this stage, and is pumped into a thickening device 15, for example, in a twin roll press. The thickening device 15 removes excess liquid 16 from the low consistency pulp and increases the consistency to a predetermined level of over 20%. Preferred consistency is usually between 38 and 48%. A significant portion of the excess liquid 16 may be recycled to the mixing means 11, although a portion (indicated by a dashed line) may be discharged to maintain fluid balance in the system.

Высококонсистентную целлюлозу 17 направляют в измельчающее устройство 18, например, в устройство для мелкого измельчения по наклонному шнековому конвейеру 19 с пробкой для образования известным способом газового затвора. В соответствии с настоящим изобретением конструкция измельчающего устройства и наклонного шнекового конвейера подобна описанию в патенте США N 3964962 за исключением, что измельченная целлюлоза падает в реактор первой ступени, как описано здесь, а не в обычный реактор со слоем. Измельчение в измельчающем устройстве 18 образует дискретные частицы целлюлозы достаточного размера и с достаточным объемным весом, чтобы газообразная отбеливающая смесь, содержащая озон, могла полностью проникать в большую часть частиц высококонсистентной целлюлозы в реакторе первой ступени. Было обнаружено, что наиболее предпочтительным является размер частиц целлюлозы меньше примерно 5 мм. Однако, достаточный размер частиц целлюлозы зависит также от объемного веса, и обычно, если объемный вес достаточно низкий, то подходящим размером частиц будет 10 мм или меньше. High-consistency pulp 17 is sent to a grinding device 18, for example, to a fine grinding device along an inclined screw conveyor 19 with a stopper to form a gas shutter in a known manner. In accordance with the present invention, the design of the grinding device and the inclined screw conveyor is similar to the description in US Pat. The milling in the milling device 18 forms discrete cellulose particles of sufficient size and bulk density so that the gaseous bleaching mixture containing ozone can completely penetrate most of the highly consistent pulp particles in the first stage reactor. It has been found that a cell particle size of less than about 5 mm is most preferred. However, the sufficient particle size of the cellulose also depends on the bulk density, and usually, if the bulk density is low enough, then a suitable particle size is 10 mm or less.

Газообразную отбеливающую смесь 20, содержащую озон, сначала добавляют в высококонсистентную целлюлозу 17 или сразу под измельчающее устройство 18. Затем высококонсистентная целлюлоза 17 и газообразная отбеливающая смесь 20 проходят параллельно в реактор первой ступени 21. The gaseous whitening mixture 20 containing ozone is first added to the high consistency pulp 17 or immediately under the grinding device 18. Then, the high consistency pulp 17 and the gaseous whitening mixture 20 pass in parallel to the first stage reactor 21.

Газ озон, который используют в процессе отбелки, можно применять в виде смеси озона с кислородом и/или инертного газа, либо в виде смеси озона с воздухом. Количество озона, которое можно удовлетворительно включать в газообразную отбеливающую смесь, ограничено стабильностью озона в смеси. Предпочтительной смесью является смесь из примерно 3-6% озона, остальное главным образом кислород. Это количество определяют по крайней мере частично по содержанию лигнина, который необходимо удалять во время процесса отбелки озоном, уравновешенное в зависимости от относительной степени делигнификации высококонсистентной целлюлозы, которая может допускаться во время отбелки озоном. Предпочтительно применяют такое количество озона, которое будет вступать в реакцию с примерно 50-70% лигнина, присутствующего в высококонсистентной целлюлозе. Ozone gas, which is used in the bleaching process, can be used as a mixture of ozone with oxygen and / or an inert gas, or as a mixture of ozone with air. The amount of ozone that can satisfactorily be included in the gaseous whitening mixture is limited by the stability of the ozone in the mixture. A preferred mixture is a mixture of about 3-6% ozone, the rest mainly oxygen. This amount is determined, at least in part, by the lignin content that must be removed during the ozone bleaching process, balanced depending on the relative degree of delignification of the high pulp that can be tolerated during ozone bleaching. Preferably, an amount of ozone is used that will react with about 50-70% of the lignin present in the high-pulp cellulose.

Первая ступень 21 содержит емкость для смещения с большими сдвигающими усилиями и контактирования, в которой происходит смещение с высокими сдвиговыми усилиями высококонсистентной целлюлозы 17 и озон-содержащей газообразной отбеливающей смеси. Смещение с высокими сдвиговыми усилиями включает в себя поворачивание целлюлозы с завихрением, когда она перемещается через средство для смещения или реактор, таким образом, по существу, вся высококонсистентная целлюлоза поднимается в одной или другой точке, разбрасывается и перемешивается в присутствии газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон. The first stage 21 comprises a container for bias with large shear forces and contacting, in which bias with high shear forces occurs for high-consistency pulp 17 and an ozone-containing gaseous bleaching mixture. High shear bias involves swirling the pulp as it travels through the biasing means or reactor, so essentially all of the high-grade pulp rises at one point or another, is scattered and mixed in the presence of a gaseous bleaching mixture containing ozone .

Однако, необязательно флюидизировать частицы высококонсистентной целлюлозы в газообразной отбеливающей смеси, поскольку было обнаружено, что такое смешение с высокими сдвиговыми усилиями является достаточным для получения равномерно отбеленной высококонсистентной целлюлозы. However, it is not necessary to fluidize the pulp particles in the gaseous bleaching mixture, since it has been found that such mixing with high shear forces is sufficient to produce uniformly bleached pulp.

Реакция между озоном и лигнином во время отбелки является контактной реакцией. Реакция на любой отдельной частице высококонсистентной целлюлозы начинается почти сразу, когда соприкасается лигнин и озон, причем она сравнительно быстро завершается. Однако имеется незначительная задержка от того момента, когда сама частица высококонсистентной целлюлозы подвергается действию озон-содержащей газообразной отбеливающей смеси до того момента, когда лигнин действительно контактирует с лигнином. Задержка возникает вследствие того факта, что лигнин находится главным образом внутри частицы высококонсистентной целлюлозы и требуется время, чтобы озон мог пройти через наружные волокна высококонсистентной целлюлозы и воду, удерживаемую волокнами высококонсистентной целлюлозы в лигнин. По этим причинам важно полное и равномерное смешение высококонсистентной целлюлозы с озоном в реакторе первой ступени для достижения равномерной белизны отбеленной высококонсистентной целлюлозы. The reaction between ozone and lignin during bleaching is a contact reaction. The reaction on any single particle of highly consistent pulp begins almost immediately when lignin and ozone come in contact, and it completes relatively quickly. However, there is an insignificant delay from the moment when the highly consistent pulp particle itself is exposed to the ozone-containing gaseous bleaching mixture until the moment when the lignin is actually in contact with the lignin. The delay is due to the fact that the lignin is mainly inside the high-pulp particle and it takes time for the ozone to pass through the outer fibers of the high-pulp cellulose and the water held by the high-pulp fibers in the lignin. For these reasons, it is important to completely and uniformly mix the high consistency pulp with ozone in the first stage reactor to achieve a uniform whiteness of the bleached high consistency pulp.

Устройства, пригодные для применения в качестве емкости для смешения с высокими сдвиговыми усилиями и контактирования, включают в себя паровой смеситель, экструдер, шнековый дефибратор, например, устройство "Frotopulper^TM" и шнековый конвейер с нарезанными и изогнутыми скребками.Devices suitable as high shear mixing and contacting containers include a steam mixer, an extruder, a screw defibrator, such as a Frotopulper ^TM device, and a screw conveyor with cut and curved scrapers.

Конкретная конструкция в соответствии с настоящим изобретением схематически показана на фиг. 2. Доведенную до кондиционного состояния высококонсистентную целлюлозу и параллельный поток газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон (показано вместе в позиции 32) вводят на первую ступень 21 реактора, который в конкретном исполнении содержит шнековый конвейер с нарезанными и изогнутыми скребками, как показано. Измельчающее устройство 18, применяемое в предварительной обработке можно установить на входном конце шнекового конвейера с нарезанными и изогнутыми скребками, например, посредством закрепления болтами прямо на фланце 35. A specific construction in accordance with the present invention is shown schematically in FIG. 2. The conditioned pulp and the parallel flow of the gaseous bleaching mixture containing ozone (shown together at 32) are introduced into the first stage 21 of the reactor, which in a particular embodiment contains a screw conveyor with cut and curved scrapers, as shown. The grinding device 18 used in the preliminary processing can be installed on the inlet end of the screw conveyor with cut and curved scrapers, for example, by fastening with bolts directly on the flange 35.

Шнековый конвейер также служит в качестве емкости реактора первой ступени, где частицы 36 волокон высококонсистентной целлюлозы смешивают и равномерно контактируют с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон для контакта, по существу, всех частиц высококонсистентной целлюлозы с озоном. Для этой конструкции единственный вращающийся вал установлен в корпусе с непрерывным шнековым скребком на валу, имеющем множество частей. В скребке вырезаны участки для образования в нем отверстий, а нарезанные участки согнули под определенным углом относительно вала. The screw conveyor also serves as a first stage reactor vessel, where particles of 36 pulp fibers 36 are mixed and uniformly contacted with a gaseous whitening mixture containing ozone for contacting substantially all of the pulp particles with ozone. For this design, a single rotating shaft is mounted in a housing with a continuous screw scraper on a shaft having many parts. In the scraper, sections were cut to form holes in it, and the cut sections were bent at a certain angle relative to the shaft.

Типичная конструкция шнекового конвейера с нарезанными и согнутыми скребками показана в позиции 40A или 40B (на фиг. 2). Целлюлозу удалили в верхней секции шнека для того, чтобы ясно показать конструкцию нарезанного и отбортованного скребка. Открытые части 42 скребка позволяют свободно проходить через них газообразной отбеливающей смеси, тогда как изогнутые части 46 обеспечивают распределение газа в радиальном направлении и соответствующий подъем с высокими сдвиговыми усилиями, поднимание, отбрасывание и/или перемешивание высококонсистентной целлюлозы в газе для получения требуемого равномерного контакта озона на высококонсистентной целлюлозе. Также скребки шнекового конвейера заставляют газообразную отбеливающую смесь течь и окружать частицы волокон высококонсистентной целлюлозы так, чтобы все поверхности частиц подвергались действию озона для, по существу, полного проникновения озона в них. Это позволяет частицам волокон высококонсистентной целлюлозы практически равномерно контактировать и отбеливаться озоном на первой ступени. A typical construction of a screw conveyor with cut and bent scrapers is shown at 40A or 40B (in FIG. 2). Cellulose was removed in the upper section of the screw in order to clearly show the design of the cut and flanged scraper. The open parts 42 of the scraper allow a gaseous bleaching mixture to pass freely through them, while the curved parts 46 provide a radial gas distribution and corresponding rise with high shear forces, lifting, dropping and / or mixing of highly consistent pulp in the gas to obtain the required uniform contact of ozone on highly consistent pulp. Screw conveyor scrapers also cause the gaseous bleaching mixture to flow and surround the fine pulp fiber particles so that all of the particle surfaces are exposed to ozone for substantially complete penetration of ozone into them. This allows the particles of highly consistent pulp fibers to contact and bleach almost uniformly with ozone in the first step.

В предпочтительной конструкции, показанной на фиг. 2, шнековый конвейер реактора включает в себя два отдельные скребка 40A и 40B. Высококонсистентная целлюлоза движется в направлении стрелки 47 до тех пор, пока она не достигнет конца верхней секции 40A, с которой она проходит по каналу в форме желоба 48 на нижнюю секцию 40B. Нижняя секция 40B перемещает высококонсистентную целлюлозу в направлении стрелки 49 в сторону второй ступени 22. Валы скребков 40A и 40B приводятся во вращение отдельными двигателями 46A и 46B соответственно. Либо можно применять один двигатель с валами, соединенными вместе. В конце нижнего скребка 40B высококонсистентная целлюлоза падает через выпускное отверстие 50 на вторую ступень реактора, обозначенную в позиции 22. In the preferred design shown in FIG. 2, the reactor screw conveyor includes two separate scrapers 40A and 40B. The high consistency pulp moves in the direction of arrow 47 until it reaches the end of the upper section 40A, from which it passes through a channel in the form of a groove 48 to the lower section 40B. The lower section 40B moves the pulp in the direction of arrow 49 toward the second stage 22. The shafts of the scrapers 40A and 40B are driven by separate motors 46A and 46B, respectively. Or you can use one engine with shafts connected together. At the end of the bottom scraper 40B, the high pulp falls through the outlet 50 to the second stage of the reactor, indicated at 22.

Степень отбелки, которую осуществляют на первой ступени, можно регулировать путем изменения таких параметров как, например, концентрация озона, время нахождения целлюлозы на первой ступени и количество высококонсистентной целлюлозы на первой ступени. Обычно степень отбелки измеряют по проценту имеющегося озона, который расходуется на первой ступени. Этот процент будет находиться в пределах примерно 50-90%, обычно по крайней мере, около 60%, а чаще около 70% озона, расходуемого реактором на первой ступени. The degree of bleaching, which is carried out in the first stage, can be controlled by changing parameters such as, for example, the concentration of ozone, the residence time of cellulose in the first stage and the amount of highly consistent pulp in the first stage. Typically, the degree of bleaching is measured by the percentage of available ozone, which is consumed in the first stage. This percentage will be in the range of about 50-90%, usually at least about 60%, and more often about 70% of the ozone consumed by the first stage reactor.

Время нахождения частиц высококонсистентной целлюлозы на первой ступени зависит главным образом от размера и типа применяемого шнекового конвейера для этой ступени. Для описанного оборудования время нахождения целлюлозы на первой ступени обычно составляет от примерно 40-180 с, предпочтительно между примерно 80-120 с. The residence time of highly consistent pulp particles in the first stage depends mainly on the size and type of screw conveyor used for this stage. For the described equipment, the residence time of the pulp in the first stage is usually from about 40-180 s, preferably between about 80-120 s.

Все количество удаляемого лигнина, как это видно по конечному значению KNo, должно быть таким, чтобы озон не реагировал чрезмерно с высококонсистентной целлюлозой для снижения, по существу, степени полимеризации ее. Предпочтительно количество озона, добавленного на основе сухой массы высококонсистентной целлюлозы обычно составляет примерно 0,2%-2% для достижения требуемых уровней содержания лигнина. Если в системе присутствует значительное количество растворенных твердых частиц, то возможно потребуется более высокое количество озона. Поскольку озон относительно дорогостоящий, то целесообразно и эффективно с экономической точки зрения применять наименьшее количество, необходимое для достижения требуемой отбелки и для потребления по возможности больше озона. The entire amount of lignin to be removed, as can be seen from the final KNo value, should be such that ozone does not react excessively with high-consistency cellulose to substantially reduce its polymerization. Preferably, the amount of ozone added based on the dry pulp of highly pulp is typically about 0.2% -2% to achieve the desired levels of lignin. If a significant amount of dissolved solids is present in the system, then a higher amount of ozone may be required. Since ozone is relatively expensive, it is advisable and efficient from an economic point of view to use the smallest amount necessary to achieve the required bleaching and to consume as much ozone as possible.

С первой ступени 21 реактора высококонсистентная целлюлоза и газообразная отбеливающая смесь, содержащая озон, проходят на вторую ступень 22 реактора, как показано на фиг. 2. Вторая ступень 22 реактора содержит удерживающую емкость 52, которая принимает высококонсистентную целлюлозу 56, контактирующую с озоном, и непрореагировавший озон, оставляющий первую ступень. Высококонсистентная целлюлоза 56 падает в удерживающую емкость 52, образуя, по существу, неподвижный слой 60 целлюлозы. From the first stage 21 of the reactor, the high consistency pulp and the gaseous bleaching mixture containing ozone pass to the second stage 22 of the reactor, as shown in FIG. 2. The second stage 22 of the reactor contains a holding tank 52, which receives highly consistent pulp 56 in contact with ozone, and unreacted ozone leaving the first stage. Highly pulp 56 falls into the holding container 52, forming a substantially fixed pulp layer 60.

Термин "удерживающий" означает неподвижный или очень медленно перемещаемый аксиально, таким образом материал в удерживающей емкости содержится с очень небольшим движением. Таким образом в этой удерживающей емкости 52 не происходит смешения или другого значительного перемешивания с высокими сдвигающими усилиями в сравнении со смешением на первой ступени 21. Такое перемешивание не требуется на второй ступени, поскольку высококонсистентная целлюлоза и озон, по существу, равномерно смешаны, и они контактируют. The term "holding" means stationary or very slowly moving axially, thus the material in the holding container is contained with very little movement. Thus, no mixing or other significant mixing with high shear forces occurs in this holding container 52 compared to the mixing in the first stage 21. Such mixing is not required in the second stage, since the high-consistency pulp and ozone are substantially uniformly mixed and they are in contact .

Озон, оставляющий первую ступень 21, проходит через неподвижный слой 60 для достижения максимального времени контакта с высококонсистентной целлюлозой для десорбции столько остаточного озона (т.е. озона, не контактирующего с частицами высококонсистентной целлюлозы на первой ступени), сколько это возможно посредством обеспечения дополнительных возможностей для реакции с частицами высококонсистентной целлюлозы. Для обеспечения равномерной отбелки высококонсистентную целлюлозу можно удерживать в неподвижном слое 60 только в течение минимального времени. Это минимальное время должно быть достаточно продолжительным, чтобы позволить любым частицам высококонсистентной целлюлозы контактировать с озоном на первой, но не полностью реагировать для завершения их реакции. Время нахождения увеличивается для обеспечения десорбции оставшегося озона. Затем десорбированный газ озон 24 удаляют со второй ступени 22 реактора. The ozone leaving the first stage 21 passes through the fixed bed 60 to achieve maximum contact time with the high-grade pulp to desorb as much residual ozone (i.e., ozone that is not in contact with the high-grade pulp particles in the first stage) as much as possible by providing additional features for reaction with highly consistent pulp particles. To ensure uniform bleaching, highly consistent pulp can only be held in the fixed bed 60 for a minimum amount of time. This minimum time should be long enough to allow any highly consistent pulp particles to come into contact with ozone at the first, but not fully react to complete their reaction. The residence time is increased to ensure desorption of the remaining ozone. Then, the desorbed gas ozone 24 is removed from the second stage 22 of the reactor.

Благодаря смешению с высокими сдвигающими усилиями и начальной реакции на первой ступени 21 достигается равномерная белизна к концу второй ступени 22. Последующая реакция, дозавершение которой происходит на второй ступени, обеспечивает экономичный способ за счет полного использования имеющегося озона. By mixing with high shear forces and the initial reaction in the first stage 21, uniform whiteness is achieved towards the end of the second stage 22. The subsequent reaction, completion of which occurs in the second stage, provides an economical way due to the full use of existing ozone.

Время нахождения на второй ступени можно регулировать путем регулирования высоты верхней части 62 неподвижного слоя 60 над уровнем 64 воды и скорости удаления отбеленной высококонсистентной целлюлозы 30. Время нахождения в неподвижном слое 60 в течение свыше, чем примерно 17 мин, обычно не потребуется для целей отбелки высококонсистентной целлюлозы или десорбции. Более продолжительное время нахождения можно применять не для целей реакции, например, когда удерживающую емкость используют в качестве накопителя высококонсистентной целлюлозы. Время нахождения между примерно 5 и 30 мин, а лучше примерно 10-15 мин будет обеспечивать удовлетворительные результаты общей отбелки и равномерности. The residence time in the second stage can be adjusted by adjusting the height of the upper part 62 of the fixed bed 60 above the water level 64 and the removal rate of the bleached pulp 30. The residence time in the fixed bed 60 for more than about 17 minutes is usually not required for the purpose of bleaching the high consistency cellulose or desorption. A longer residence time may not be used for the purpose of the reaction, for example, when a holding tank is used as a highly pulp storage ring. A residence time of between about 5 and 30 minutes, and preferably about 10-15 minutes, will provide satisfactory results in overall bleaching and uniformity.

Как показано на фиг. 2, воду для разбавления вводят через впускное отверстие (не показано), и она заполняет днище удерживающей емкости 52, чтобы служить в качестве газового затвора для озона на нижнем конце второй ступени 22. Таким образом, уровень 64 воды определяет нижний уровень второй ступени 22 реактора. Вода также уменьшает консистентность высококонсистентной целлюлозы до низкого уровня для упрощения движения отбеленной целлюлозы 30 через последующие стадии обработки. As shown in FIG. 2, dilution water is introduced through an inlet (not shown), and it fills the bottom of the holding container 52 to serve as a gas shutter for ozone at the lower end of the second stage 22. Thus, the water level 64 determines the lower level of the second stage 22 of the reactor . Water also reduces the consistency of high-grade pulp to a low level to facilitate the movement of bleached pulp 30 through subsequent processing steps.

Газообразную отбеливающую смесь, по существу, свободную от озона и содержащую в основном кислород и некоторое количество побочных продуктов реакции по отбелке, принимают зоны 70 удаления для регенерации и втягивания газа в выпускную трубу 73. Из этой точки восстановленный газ 24 можно направлять в поток для рециркуляции газа. A gaseous whitening mixture substantially free of ozone and containing substantially oxygen and a certain amount of by-products of the bleaching reaction takes off the removal zones 70 to regenerate and draw gas into the exhaust pipe 73. From this point, the reduced gas 24 can be sent to the recycle stream gas.

В альтернативном варианте зоны 70 удаления газа имеют достаточно большую площадь сечения для уменьшения скорости газа ниже скорости улавливания типичных волокон целлюлозы, как показано на фиг. 12. Любые волокна, которые остаются уловленными, можно удалить при помощи сит 72 для удержания волокон, когда газ втягивается в выпускные трубы 73. Alternatively, the gas removal zones 70 have a sufficiently large cross-sectional area to reduce the gas velocity below the capture rate of typical cellulose fibers, as shown in FIG. 12. Any fibers that remain trapped can be removed with sieves 72 to hold the fibers when gas is drawn into the exhaust pipes 73.

Вместо предпочтительного шнекового конвейера с нарезанными и отбортованными скребками можно также применять смесительное устройство типа, показанного на фиг. 3, шнековый дефибратор типа, показанного на фиг. 4, либо устройство, иногда называемое экструдером типа, показанного на фиг. 11, для первой ступени 21 в соответствии с настоящим изобретением. Instead of the preferred screw conveyor with cut and flanged scrapers, a mixing device of the type shown in FIG. 3, a screw defibrator of the type shown in FIG. 4, or a device, sometimes referred to as an extruder of the type shown in FIG. 11, for the first stage 21 in accordance with the present invention.

Смеситель 75 на фиг. 3 обычно включает в себя цилиндрический корпус 77 с центральным валом 78, имеющим множество выступающих от него роторных элементов 79. Смеситель такого типа обычно применяют для нагрева паром высококонсистентной целлюлозы, и в общем он известен, как паровой смеситель. The mixer 75 of FIG. 3 typically includes a cylindrical body 77 with a central shaft 78 having a plurality of rotor elements protruding therefrom 79. A mixer of this type is typically used to heat high-grade pulp with steam, and is generally known as a steam mixer.

Каждый роторный элемент предпочтительно имеет трапецеидальную форму, которая более широкая на части, прикрепленной к валу 78, чем на противоположном конце. Кроме того, каждый роторный элемент 79 установлен на валу под углом относительно продольной оси вала и радиально разнесен от смежных элементов по периферии вала и вдоль оси вала. Количество роторных элементов в каждом расположении по периферии может быть одинаковое или, как показано, различное. Фиг. 3 показывает применение альтернативных смежных продольных расположений с двумя или четырьмя роторными элементами. Each rotor element preferably has a trapezoidal shape that is wider on the part attached to the shaft 78 than on the opposite end. In addition, each rotor element 79 is mounted on the shaft at an angle relative to the longitudinal axis of the shaft and is radially spaced from adjacent elements on the periphery of the shaft and along the axis of the shaft. The number of rotor elements in each peripheral arrangement may be the same or, as shown, different. FIG. 3 shows the use of alternative adjacent longitudinal arrangements with two or four rotor elements.

Корпус 77 смесителя также включает в себя множество элементов 76, установленных с центрированием по периферии на внутренней поверхности корпуса 77, которые проходят в сторону вала 78 и разнесены между рядами роторных элементов 79 по периферии. Для удобства эти элементы 76 имеют примерно одинаковый размер и форму, что и роторные элементы 79. The housing 77 of the mixer also includes a plurality of elements 76 mounted peripherally centered on the inner surface of the housing 77, which extend toward the shaft 78 and are spaced between the rows of rotor elements 79 at the periphery. For convenience, these elements 76 have approximately the same size and shape as the rotor elements 79.

Можно также применять в соответствии с изобретением другие паровые смесители, например, те которые описаны в патентах США N 4295925, или 4298426. Также для достижения требуемого смешения с высокими сдвиговыми усилиями можно выбрать точное количество, конфигурацию, расположение и форму элементов 76, 77 можно применять цилиндрические, в форме усеченного конуса или другие формы. Можно применять элементы одинаковой формы и размера или их комбинации. Точная конфигурация или расположение элементов 76, 77 может изменяться при условии, что высококонсистентная целлюлоза соответственно смешана с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, и что заклинивание целлюлозы, по существу, исключено. Конструкция, показанная на фиг. 3 достигает такого распределения с элементами 76, препятствующими заклиниванию высококонсистентной целлюлозы, во время вращения вала 78. Можно также применять другие расположения. Other steam mixers can also be used in accordance with the invention, for example, those described in US Pat. Nos. 4,295,925, or 4,298,426. You can also select the exact number, configuration, location and shape of elements 76, 77 to achieve the desired high shear mixing. cylindrical, in the form of a truncated cone or other shapes. You can apply elements of the same shape and size, or combinations thereof. The exact configuration or arrangement of the elements 76, 77 may vary, provided that the high consistency pulp is suitably mixed with the gaseous bleaching mixture containing ozone and that jamming of the pulp is substantially eliminated. The construction shown in FIG. 3 achieves such a distribution with elements 76 preventing jamming of the pulp during the rotation of the shaft 78. Other arrangements may also be used.

Другим устройством, которое можно применять в качестве реактора 21 первой ступени в соответствии с настоящим изобретением, является шнековый дефибратор 85 высококонсистентной целлюлозы, показанный на фиг. 4. Шнековый дебифратор, как он применяется здесь, предназначен только для иллюстрации известных в технике устройств как таковых. Это не означает, что устройство должно разбивать высококонсистентную целлюлозу на волокна, когда его применяют в соединения с настоящим изобретением. Шнековый дефибратор 85 включает в себя наружный корпус 88 для размещения двух параллельных вращающихся валов 86, 89, имеющих зацепляющиеся шнековые скребки 87, 90 противоположного направления. Таким образом, вал 86 вращается в направлении, противоположном направлению вращения вала 89 для достижения соответствующего зацепления шнековых скребков. Наружный корпус 88 включает в себя вход 91 и выход 93 для высококонсистентной целлюлозы. Таким образом, частицы высококонсистентной целлюлозы, вводимые во вход 91, подвергаются высокому сдвигающему усилию, когда они проходят через устройство в сторону выхода 93. Another device that can be used as a first stage reactor 21 in accordance with the present invention is the high cellulose screw defibrator 85 shown in FIG. 4. The auger decoder, as used herein, is intended only to illustrate devices known per se in technology. This does not mean that the device should break down the pulp into pulp when it is used in conjunction with the present invention. The screw defibrator 85 includes an outer casing 88 for accommodating two parallel rotating shafts 86, 89 having engaging screw scrapers 87, 90 of the opposite direction. Thus, the shaft 86 rotates in a direction opposite to the direction of rotation of the shaft 89 to achieve the corresponding engagement of the screw scrapers. The outer casing 88 includes an inlet 91 and an outlet 93 for high-grade pulp. Thus, the pulp particles introduced into the inlet 91 are subjected to high shear when they pass through the device toward the exit 93.

Один тип полезного дефибратора известен в технике, как устройство Frotopulper^TM. Однако, также можно применять другие шнековые дефибраторы, например, те, которые раскрыты в патенте США N 3533563, в качестве реактора 21 первой ступени в соответствии с этим изобретением.One type of useful defibrator is known in the art as a Frotopulper ^TM device. However, other screw defibrators, for example, those disclosed in US Pat. No. 3,533,563, can also be used as first stage reactor 21 in accordance with this invention.

Для первой ступени реактора в соответствии с настоящим изобретением можно применять устройства, известные в технике как экструдеры, которые показаны в позиции 94 на фиг. 11. Экструдеры, предназначенные для применения в соответствии с настоящим изобретением, включают в себя устройства, содержащие входящие в зацепление двухзаходные шнеки 95, расположенные в газонепроницаемом корпусе 96. Шнеки могут быть снабжены чередующимися зонами расширения и уплотнения высококонсистентной целлюлозы, как показано на фиг. 11 в позициях 97 и 98 соответственно. Такое устройство раскрыто в Европейской заявке N 0276608. For the first stage of the reactor in accordance with the present invention, devices known in the art as extruders, which are shown at 94 in FIG. 11. Extruders for use in accordance with the present invention include devices comprising engaging dual-feed augers 95 located in a gas-tight housing 96. The augers may be provided with alternating expansion and compaction zones of high-pulp, as shown in FIG. 11 at positions 97 and 98, respectively. Such a device is disclosed in European application N 0276608.

Общим отличительным признаком каждого из упомянутых устройств является их способность подвергать высококонсистентную целлюлозы смешению с высокими сдвиговыми усилиями посредством подъема, разбрасывания и/или перемешивания высококонсистентной целлюлозы в присутствии газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон для получения, по существу, однородной смеси озона и высококонсистентной целлюлозы. A common distinguishing feature of each of these devices is their ability to subject high pulp blends to high shear blends by lifting, spreading and / or mixing the pulp in the presence of a gaseous bleaching mixture containing ozone to produce a substantially uniform mixture of ozone and pulp.

Хотя реактор в соответствии с настоящим изобретением можно применять для отбелки различной высококонсистентной целлюлозы, однако, требуемым диапазоном свойств исходной высококонсистентной целлюлозы будут число KNo 10 или меньше, вязкость свыше примерно 13 сантипуаз и консистентность свыше 20%, но меньше, чем 60%. После отбелки, как было описано, высококонсистентная целлюлоза, выходящая из реактора, имеет степень белизны, измеренную прибором Дженерал Электрик по крайней мере примерно 45% и в общем примерно 45% - 70%, причем для мягкой древесины она обычно свыше 45%, а для твердой древесины свыше 55%. Высококонсистентная целлюлоза (твердой или мягкой древесины) имеет вязкость свыше примерно 10 и число K No примерно 5 или меньше. Although the reactor in accordance with the present invention can be used to bleach various high-grade pulp, however, the required range of properties of the original high-grade pulp will be a KNo number of 10 or less, a viscosity in excess of about 13 centipoise and a consistency in excess of 20% but less than 60%. After bleaching, as described, the pulp coming out of the reactor has a whiteness measured by the General Electric instrument of at least about 45% and generally about 45% to 70%, and for soft wood it is usually over 45%, and for solid wood over 55%. Highly consistent pulp (hard or soft wood) has a viscosity in excess of about 10 and a K No. of about 5 or less.

Смешение с высокими сдвиговыми усилиями в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает высокое проникновение и, по существу, равномерный контакт озона с высококонсистентной целлюлозой до ввода в неподвижный слой 60. Также настоящее изобретение позволяет свыше примерно 50% и предпочтительно 60-75% или больше частиц высококонсистентной целлюлозы вступать в реакцию с озоном для завершения ее на первой ступени. Поскольку большинство частиц высококонсистентной целлюлозы практически отбеливаются на первой ступени, то общая белизна высококонсистентной целлюлозы, выходящей с первой ступени, приближается к 60-75% требуемой конечной белизны. Даже если остаточный озон не полностью равномерно смешивается с частицами высококонсистентной целлюлозы в слое, общая белизна конечной отбеленной высококонсистентной целлюлозы является более равномерной в сравнении с известными способами обработки в слое, поскольку высококонсистентная целлюлоза, выходящая на вторую стадию, уже отбеливается примерно на 70% в сторону требуемого уровня. По этой причине желательна наибольшая реакция озона и частиц высококонсистентной целлюлозы на первой ступени реактора для достижения наивысшей равномерной отбелки высококонсистентной целлюлозы. Путем сравнения, когда озон добавляют в обычный слой, то высококонсистентная целлюлоза должна быть полностью отбелена в слое, и изменения в отбелке из-за неравномерного смешения озона и высококонсистентной целлюлозы вызывают значительные изменения и неравномерность в окончательной белизне высококонсистентной целлюлозе. High shear mixing in accordance with the present invention provides high penetration and substantially uniform contact of the ozone with the high pulp before entering the fixed bed 60. The present invention also allows for more than about 50% and preferably 60-75% or more of the high pulp particles react with ozone to complete it in the first step. Since most of the pulp particles are almost whitened in the first step, the total whiteness of the pulp coming from the first step is close to 60-75% of the desired final whiteness. Even if the residual ozone is not completely uniformly mixed with the particles of highly consistent pulp in the layer, the overall whiteness of the final bleached highly consistent pulp is more uniform in comparison with the known methods of processing in the layer, since the high-consistency pulp entering the second stage is already bleached by about 70% to the side the required level. For this reason, the greatest reaction of ozone and highly pulp particles in the first stage of the reactor is desired to achieve the highest uniform bleaching of the high pulp. By comparison, when ozone is added to a conventional layer, the high consistency pulp must be completely bleached in the layer, and changes in bleaching due to uneven mixing of ozone and high consistency cellulose cause significant changes and unevenness in the final whiteness of the high consistency pulp.

Сущность изобретения дополнительно описана в связи со следующими примерами, которые представлены только для целей иллюстрации без какого-либо ограничения объема изобретения. Если это не указано особо, то процентное содержание всех химических веществ вычислено на основе сухих волокон (ОД). Также специалист в данной области техники поймет, что целевые значения белизны необязательно должны точно достигаться, поскольку могут быть приемлемыми значения степени белизны, измеренные прибором Дженерал Электрик, ±2% от целевого значения. Такие средние величины степени белизны могут слегка изменяться в зависимости от места, откуда были взяты образцы, например, между образцами неподвижного слоя и выходом из реактора. Такое различие является следствиями того факта, что невозможно получить образцы для определения степени белизны по всему поперечному сечению слоя. Этих различий не было бы, если было бы можно точно и полно брать образцы. The invention is further described in connection with the following examples, which are presented only for purposes of illustration without any limitation of the scope of the invention. Unless otherwise indicated, the percentage of all chemicals calculated on the basis of dry fibers (OD). Also, one skilled in the art will understand that the target whiteness values need not be precisely achieved, since the values of the degree of whiteness measured by the General Electric instrument may be acceptable, ± 2% of the target value. Such average whiteness values may vary slightly depending on where the samples were taken from, for example, between samples of a fixed bed and exit from the reactor. This difference is a consequence of the fact that it is impossible to obtain samples for determining the degree of whiteness over the entire cross section of the layer. These differences would not exist if it were possible to accurately and fully take samples.

В примерах, которые следуют, первая ступень реактора содержит шнековый конвейер с нарезанными и изогнутыми скребками, имеющий два скребка, как показано на фиг. 2. Диаметр скребков равнялся примерно 19'' (482 мм), причем, каждый скребок имел длину примерно 9 (2,743 м). Для этого конвейер применяли конструкцию с половиной шага. Уровень заполнения высококонсистентной целлюлозы в реакторе /конвейере первой ступени составлял обычно примерно 25%. Вторая ступень реактора была, по существу, такой же, которая показана на фиг. 2. Также в измельчающем устройстве 18 применяли частицы измельченной целлюлозы размером до примерно 4 мм. In the examples that follow, the first stage of the reactor comprises a screw conveyor with cut and curved scrapers having two scrapers, as shown in FIG. 2. The diameter of the scrapers was approximately 19 '' (482 mm), with each scraper having a length of approximately 9 (2.743 m). For this, the conveyor was used with a half-step construction. The filling level of the high pulp in the first stage reactor / conveyor was typically about 25%. The second stage of the reactor was essentially the same as that shown in FIG. 2. Also in pulverizing device 18, pulverized pulp particles up to about 4 mm in size were used.

Пример 1. В этом примере в качестве целлюлозы применяли измельченную и отбеленную кислородом жесткую основную целлюлозу, имеющую число K No примерно 8 или меньше. В результате предварительной обработки в средстве для смешения получили вязкость свыше примерно 14 сантипуаз, консистентность примерно 42%, начальная степень белизны высококонсистентной целлюлозы примерно 41% G EB и pH слегка меньше, чем ≈2. Производительность реактора была примерно 15 тонн высококонсистентной целлюлозы в день (tpd). Конвейер первой ступени вращался со скоростью примерно 20 об/мин для достижения времени нахождения высококонсистентной целлюлозы на первой ступени примерно 115 сек. Неподвижный слой 60 высококонсистентной целлюлозы на второй ступени поддерживали на высоте примерно 3 фута (0,914 м) над зоной выпуска газа, в результате время нахождения составило примерно 17 мин. Параллельно поток газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, проходил со скоростью примерно 50-60 ст.куб. фут./мин. при содержании озона в нем примерно 3,5-4 мас.%. Example 1. In this example, pulverized and oxygen-bleached hard base pulp having a K No. of about 8 or less was used as cellulose. As a result of the pretreatment in the mixing agent, a viscosity of more than about 14 centipoise was obtained, consistency of about 42%, initial brightness of highly consistent pulp of about 41% G EB and pH slightly less than ≈2. The reactor capacity was approximately 15 tons of high-pulp per day (tpd). The conveyor of the first stage was rotated at a speed of about 20 rpm to achieve a residence time of highly consistent pulp in the first stage of about 115 seconds. The fixed bed 60 of high pulp in the second stage was maintained at a height of about 3 feet (0.914 m) above the gas discharge zone, resulting in a residence time of about 17 minutes. In parallel, the flow of a gaseous bleaching mixture containing ozone passed at a rate of about 50-60 cubic meters. ft./min when the ozone content in it is about 3.5-4 wt.%.

Для высококонсистентной целлюлозы, выходящей со второй ступени реактора, была выбрана степень белизны 56% GE. При указанных условиях реактор в соответствии с настоящим изобретением обеспечивал среднюю степень белизны примерно 56,6% GE на выходе из реактора. Для достижения этой улучшенной белизны на первой ступени реактора расходовалось примерно 71% имеющегося озона, а на второй ступени реактора - дополнительные 22% озона, причем общее потребление озона составило примерно 93%. For highly pulp coming from the second stage of the reactor, a whiteness of 56% GE was chosen. Under these conditions, the reactor in accordance with the present invention provided an average brightness of about 56.6% GE at the outlet of the reactor. To achieve this improved whiteness, approximately 71% of the available ozone was consumed in the first stage of the reactor, and an additional 22% of ozone was consumed in the second stage of the reactor, and the total ozone consumption was approximately 93%.

Пример 2. В этом примере применяли, по существу, те же условия, которые описаны в первом абзаце примера 1, за исключением, что производительность в этом примере составила примерно 8-10 т/день. Также степень белизны высококонсистентной целлюлозы на входе была слегка меньше, чем примерно 39% GE. Example 2. In this example, essentially the same conditions were used as described in the first paragraph of Example 1, except that the productivity in this example was about 8-10 t / day. Also, the brightness of the pulp at the inlet was slightly less than about 39% GE.

Снова для разгружаемой высококонсистентной целлюлозы была выбрана степень белизны 56% GE. При этих условиях согласно настоящему изобретению достигалась средняя степень белизны, производимой высококонсистентной целлюлозы примерно 54,1% GE. Среднее число K No на выходе уменьшалось до примерно 3,9. Количество озона, потребляемого на первой и второй ступенях, было также примерно одинаковое, что и в примере 1. Again, 56% GE was selected for discharge pulp of high consistency pulp. Under these conditions, according to the present invention, an average degree of whiteness produced by highly consistent pulp of about 54.1% GE was achieved. The average number K No at the output decreased to about 3.9. The amount of ozone consumed in the first and second steps was also approximately the same as in example 1.

Помимо взятия образцов на выходе из реактора были также взяты образцы неподвижного слоя для определения равномерности отбелки во всем неподвижном слое. Были взяты семнадцать образцов из неподвижного слоя поперек его поперечного сечения на двух различных уровнях. In addition to taking samples at the outlet of the reactor, samples of a fixed layer were also taken to determine the uniformity of bleaching in the entire fixed layer. Seventeen samples were taken from the fixed layer across its cross section at two different levels.

Уровень A, расположенный примерно в точке A на фиг. 2, находится примерно на расстоянии 3 футов (0,914 м) над зоной выпуска газа приблизительно вдоль верхней поверхности неподвижного слоя. Это соответствует точкам 1 - 10 взятия образца, показанным на фиг. 5. Level A, located approximately at point A in FIG. 2, is approximately 3 feet (0.914 m) above the gas discharge zone, approximately along the upper surface of the fixed layer. This corresponds to the sampling points 1 to 10 shown in FIG. 5.

Уровень B, расположенный примерно в точке B на фиг. 2, находится примерно на расстоянии 1 1/2 фута (0,457 м) над зоной выпуска газа. Это соответствует точкам 11-17 взятия образца, показанным на фиг. 6. Level B, located approximately at point B in FIG. 2, is approximately 1 1/2 feet (0.457 m) above the gas discharge zone. This corresponds to the sampling points 11-17 shown in FIG. 6.

Для целей сравнения применяли обычный реактор со слоем, например, тот, который раскрыт в патенте США N 3964962, для отбелки озоном высококонсистентной целлюлозы в общем одинакового качества со степенью белизны на выходе примерно 35,1% GE, скоростью потока газа 173 ст.куб. фут./мин при 2,5% концентрации озона, 38% консистентности и высотой слоя примерно 8,8 футов. Производительность обычного реактора со слоем составила примерно 15 т/день. Рабочие параметры обычного реактора, содержащего слой, были выбраны на основе знаний специалистов в данной области техники для достижения оптимальных результатов с применяемым реактором. Образцы брали примерно в одном месте в слое, как показано на фиг. 5 и 6. For comparison purposes, a conventional reactor with a bed was used, for example, the one disclosed in U.S. Pat. ft. / min at 2.5% ozone concentration, 38% consistency and a layer height of approximately 8.8 feet. The productivity of a conventional bed reactor was approximately 15 tons / day. The operating parameters of a conventional bed containing reactor were selected based on the knowledge of those skilled in the art to achieve optimal results with the reactor used. Samples were taken at approximately one location in the layer, as shown in FIG. 5 and 6.

Фиг. 7 и 8 показывают распределение белизны в неподвижном слое на второй ступени реактора в соответствии с настоящим изобретением для точек взятия образцов, показанных на фиг. 5 и 6 соответственно. Фиг. 9 и 10 показывают те же данные для обычного реактора со слоем. Данные суммированы и сравнены в табл. 1. Как это видно из сравнения фиг. 6 и 7 и из табл. 1, настоящее изобретение обеспечивает макроскопическую равномерность при применении двухступенчатого реактора и способа для отбелки, которые описаны здесь. FIG. 7 and 8 show the whiteness distribution in the fixed bed at the second stage of the reactor in accordance with the present invention for the sampling points shown in FIG. 5 and 6, respectively. FIG. 9 and 10 show the same data for a conventional bed reactor. The data are summarized and compared in table. 1. As can be seen from the comparison of FIG. 6 and 7 and from table. 1, the present invention provides macroscopic uniformity when applying a two-stage reactor and bleaching process as described herein.

Пример 3. Этот пример аналогичен предшествующим примерам, за исключением, что применяли целлюлозу твердой древесины. Целлюлоза твердой древесины имела число K No примерно 5 или меньше. Предварительная обработка в реакторе обеспечила вязкость свыше ≈ 10 сантипауз, консистентность ≈ 42% и начальную степень белизны ≈ 47% GE. Снова целлюлозу подкислили до значения pH слегка меньше, чем примерно 2. В этом примере производительность высококонсистентность целлюлозы составила 8 т/день. Конвейер на первой ступени реактора вращался со скоростью примерно 21 об/мин для достижения времени нахождения на первой ступени слегка меньше, чем примерно 115 сек. На второй ступени поддерживали высоту неподвижного слоя также на уровне 3 фута (0,914 м) для времени нахождения примерно 17 мин. Параллельный поток газообразной отбеливающей смеси проходил со скоростью примерно 30 ст.куб.фут./мин при концентрации озона на входе между примерно 4-5 мас.%. Example 3. This example is similar to the previous examples, except that hardwood pulp was used. Hardwood cellulose had a K No. of about 5 or less. Pretreatment in the reactor provided a viscosity of over ≈ 10 centipoises, consistency of ≈ 42% and an initial degree of whiteness of ≈ 47% GE. Again, the pulp was acidified to a pH slightly less than about 2. In this example, the high pulp consistency was 8 tons / day. The conveyor in the first stage of the reactor was rotated at a speed of about 21 rpm to achieve a residence time in the first stage of slightly less than about 115 seconds. In the second stage, the height of the fixed layer was also maintained at 3 feet (0.914 m) for a residence time of approximately 17 minutes. A parallel flow of the gaseous bleaching mixture was carried out at a rate of about 30 cubic feet per minute at an inlet ozone concentration of between about 4-5 wt.%.

Была выбрана степень белизны высококонсистентной целлюлозы 63% GE, причем для поддержания этой степени белизны концентрацию озона слегка изменили в указанном пределе. При этих условиях средняя степень белизны высококонсистентной целлюлозы на выходе из реактора составила примерно 65,6% GE. Среднее число K No при разгрузке высококонсистентной целлюлозы уменьшилось до ≈ 1,65. Примерно 63-65% имеющегося озона расходывалось на первой ступени реактора, дополнительные 25-32% на второй ступени, и общий расход примерно 90-95% всего имеющегося озона в течение всего эксперимента из газообразной отбеливающей смеси. A whiteness of highly consistent pulp of 63% GE was chosen, and to maintain this degree of whiteness, the ozone concentration was slightly changed in the indicated limit. Under these conditions, the average brightness of the pulp at the outlet of the reactor was approximately 65.6% GE. The average number K No during unloading of highly consistent pulp decreased to ≈ 1.65. Approximately 63-65% of the available ozone was consumed in the first stage of the reactor, an additional 25-32% in the second stage, and the total consumption of approximately 90-95% of all available ozone during the entire experiment from the gaseous bleaching mixture.

Как и в примере 2, были взяты образцы из неподвижного слоя для определения степени белизны, и их сравнили с результатами, полученными в реакторе, содержащем обычный слой. Рабочие условия в реакторе с обычным слоем были: начальная степень белизны примерно 32,6% GE, скорость потока газа озона ≈ 176 ст.куб.фут./мин при 2,5 мас.% - концентрация озона, 42% - консистентность и высота слоя - 8,5 футов (4,591 м). Производительность реактора с обычным слоем была примерно 15 т/день. As in example 2, samples were taken from a fixed bed to determine the degree of whiteness, and they were compared with the results obtained in a reactor containing a conventional layer. The operating conditions in a reactor with a conventional layer were: initial whiteness of approximately 32.6% GE, ozone gas flow rate ≈ 176 ccfm / min at 2.5 wt.% - ozone concentration, 42% - consistency and height layer - 8.5 feet (4.591 m). The performance of the conventional bed reactor was approximately 15 tons / day.

Фиг. 11 и 12 показывают двадцать семь точек взятия образцов из неподвижного слоя на уровнях примерно на 3 и 1^1/2 соответственно (0,941 м и 0,458 м) выше зоны выпуска газа, как показано в позициях A и B на фиг. 2. Фиг. 13 и 14 показывают распределение степени белизны на второй ступени реактора в соответствии с настоящим изобретением для точек взятия образцов, показанных на фиг. 11 и 12 соответственно. (На фиг. 13 показано, что образцы были взяты вдоль верхней части неподвижного слоя). Фиг. 15 и 16 показывают те же данные для реактора с обычным слоем. Данные суммировали и сравнили в табл. 2. Снова сравнение фиг. 13 - 16 табл. 2 показывают явное улучшение равномерности белизны в соответствии с настоящим изобретением в сравнении с реактором с обычным слоем.FIG. 11 and 12 show twenty-seven points of sampling from the fixed bed at levels approximately 3 and 1 ^1/2, respectively (0.941 m and 0.458 m) above the gas discharge zone, as shown at positions A and B in FIG. 2. FIG. 13 and 14 show the brightness distribution at the second stage of the reactor in accordance with the present invention for the sampling points shown in FIG. 11 and 12, respectively. (Fig. 13 shows that the samples were taken along the top of the fixed layer). FIG. 15 and 16 show the same data for a conventional bed reactor. The data were summarized and compared in table. 2. Again, a comparison of FIG. 13 - 16 tab. 2 show a clear improvement in whiteness in accordance with the present invention compared to a conventional bed reactor.

Claims (25)

1. Способ отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для увеличения степени белизны целлюлозы от первой степени GE до второй, более высокой степени белизны GE, отличающийся тем, что частицы высококонсистентной целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, вводят на первую ступень, частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь смешивают на первой ступени с большими сдвиговыми усилиями для смешивания и контакта частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью для реакции части частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, на первой ступени, частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь с непрореагировавшим озоном направляют с первой ступени на вторую ступень для удержания, частицы целлюлозы вступают в реакцию с непрореагировавшим озоном на второй, удерживающей ступени для дополнительного потребления озона из газообразной отбеливающей смеси, для получения отбеленной целлюлозы, имеющей вторую степень белизны GE, при этом, по существу, весь доступный озон из газообразной отбеливающей смеси десорбируется. 1. A method of bleaching particles of high consistency cellulose with a gaseous bleaching mixture containing ozone to increase the degree of whiteness of cellulose from a first degree GE to a second, higher degree of whiteness GE, characterized in that the particles of high consistency cellulose and a gaseous whitening mixture containing ozone are introduced into the first the stage, the cellulose particles and the gaseous bleaching mixture are mixed in the first stage with high shear forces to mix and contact the cellulose particles with the gaseous bleaching mixture For the reaction of part of the cellulose particles with the gaseous bleaching mixture containing ozone in the first stage, the cellulose particles and the gaseous bleaching mixture with unreacted ozone are sent from the first stage to the second stage for retention, the cellulose particles react with unreacted ozone in the second, holding stage for additional consumption of ozone from the gaseous bleaching mixture, to obtain bleached pulp having a second degree of brightness of GE, with substantially all of the available ozone from gas the bleach bleach is desorbed. 2. Способ отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для увеличения белизны целлюлозы от первой степени GE до второй, более высокой степени белизны GE, отличающийся тем, что частицы высококонсистентной целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, вводят на первую ступень, частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь смешивают на первой ступени для контакта, по существу, всех частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью для реакции по меньшей мере части частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, на первой ступени для потребления по меньшей мере примерно 50 - 90% озона, частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь с непрореагировавшим озоном направляют с первой ступени на вторую ступень с, по существу, неподвижным слоем, на которой частицы целлюлозы, контактирующие с озоном, завершают реакцию с ним и частицы целлюлозы вступают в реакцию с непрореагировавшим озоном на второй ступени для потребления, по существу, всего оставшегося озона в смеси и десорбции озона из газообразной отбеливающей смеси и получают, по существу, равномерно отбеленную целлюлозу, имеющую вторую степень белизны GE. 2. The method of bleaching particles of high consistency pulp with a gaseous bleaching mixture containing ozone to increase the brightness of the pulp from the first degree GE to the second, higher degree of whiteness GE, characterized in that the particles of high consistency cellulose and a gaseous bleaching mixture containing ozone are introduced into the first stage , the cellulose particles and the gaseous bleaching mixture are mixed in a first step to contact substantially all of the cellulose particles with the gaseous bleaching mixture to react at least a portion of cellulose stent with a gaseous whitening mixture containing ozone in the first stage for the consumption of at least about 50 - 90% of ozone, cellulose particles and gaseous whitening mixture with unreacted ozone are sent from the first stage to the second stage with a substantially fixed layer, to of which the cellulose particles in contact with ozone complete the reaction with it and the cellulose particles react with unreacted ozone in the second stage to consume essentially all of the remaining ozone in the mixture and to desorb ozone and from the gaseous bleaching mixture to obtain a substantially uniformly bleached pulp having the second degree of whiteness GE. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно включает измельчение частиц целлюлозы до размера, достаточного для достижения, по существу, полного проникания газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, в большинство частиц целлюлозы. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that it further includes grinding the cellulose particles to a size sufficient to achieve essentially complete penetration of the gaseous whitening mixture containing ozone into most of the cellulose particles. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на первой ступени используют по меньшей мере примерно 60 - 75% от всего имеющегося озона, а на второй ступени - 20 - 40% озона. 4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at the first stage use at least about 60 - 75% of all available ozone, and at the second stage - 20 - 40% of ozone. 5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что частицы целлюлозы имеют консистентность примерно 35-50% и их смешивают с газообразной отбеливающей смесью в течение примерно 40 - 180 с. перед прохождением на вторую ступень. 5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the cellulose particles have a consistency of about 35-50% and they are mixed with a gaseous whitening mixture for about 40 to 180 s. before passing to the second stage. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что частицы целлюлозы вступают в реакцию с непрореагировавшим озоном на второй ступени в течение примерно 5 - 30 мин для, по существу, полной отбелки частиц целлюлозы. 6. The method according to claim 5, characterized in that the cellulose particles react with unreacted ozone in the second stage for about 5-30 minutes for essentially complete bleaching of the cellulose particles. 7. Способ отбелки частиц высококонсистентной древесной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для повышения белизны целлюлозы от первой степени белизны GE до второй, более высокой ступени GE, отличающийся тем, что вводят частицы целлюлозы, имеющей первую ступень белизны GE и консистентность, по меньшей мере 35 - 50% и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, вместе в первую емкость реактора, частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, смешивают с большими сдвиговыми усилиями в первой емкости в течение по меньшей мере примерно 40 с для контакта, по существу, всех частиц целлюлозы с озоном, частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, удерживают в первой емкости в течение достаточного времени при смешивании с большими сдвиговыми усилиями для реакции части частиц целлюлозы с озоном для потребления по меньшей мере примерно 50 - 90% озона из газообразной отбеливающей смеси, частицы целлюлозы и газообразную отбеливающую смесь направляют из первой емкости во вторую емкость реактора для образования, по существу, неподвижного слоя целлюлозы во второй емкости реактора, через слой целлюлозы направляют газообразную отбеливающую смесь, содержащую озон, для реакции частиц целлюлозы с непрореагировавшим озоном, принятым из первой емкости, для десорбции, по существу, всего озона из газообразной отбеливающей смеси посредством реакции с частицами целлюлозы в слое целлюлозы для получения целлюлозы, имеющей вторую степень белизны GE, извлекают газообразную отбеливающую смесь с десорбированным озоном из второй емкости реактора, гасят реакцию отбелки посредством добавления воды в целлюлозу во второй емкости реактора и удаляют целлюлозу со второй ступенью белизны GE из второй емкости реактора. 7. The method of bleaching particles of highly wood pulp gaseous bleaching mixture containing ozone to increase the brightness of the pulp from the first degree of whiteness of GE to the second, higher step GE, characterized in that the particles are introduced into pulp having a first step of whiteness GE and a consistency of at least 35-50% and a gaseous whitening mixture containing ozone together in the first reactor vessel, cellulose particles and a gaseous bleaching mixture containing ozone are mixed with large shear forces in the first tank For at least about 40 seconds to contact essentially all of the cellulose particles with ozone, the cellulose particles and the gaseous bleaching mixture containing ozone are held in the first container for sufficient time when mixed with high shear forces to react part of the cellulose particles with ozone for consumption of at least about 50 to 90% of the ozone from the gaseous bleaching mixture, the cellulose particles and the gaseous bleaching mixture are sent from the first vessel to the second vessel of the reactor to form essentially In the case of a fixed cellulose layer in the second reactor vessel, a gaseous bleaching mixture containing ozone is directed through the cellulose layer to react the cellulose particles with unreacted ozone taken from the first vessel to desorb substantially all of the ozone from the gaseous bleaching mixture by reaction with particles cellulose in the cellulose layer to obtain cellulose having a second degree of brightness of GE, a gaseous bleaching mixture with desorbed ozone is removed from the second reactor vessel, the bleaching reaction is quenched by adding water to the pulp in the second reactor vessel and removed from the second stage cellulose GE brightness from the second reactor vessel. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что количество озона, потребляемого в первой емкости реактора, составляет по меньшей мере примерно 60 - 75% от общего количества имеющегося озона, а количество потребляемого озона во второй емкости реактора составляет по меньшей мере примерно 20 - 40% от общего количества имеющегося озона. 8. The method according to claim 7, characterized in that the amount of ozone consumed in the first reactor vessel is at least about 60-75% of the total amount of ozone available, and the amount of ozone consumed in the second reactor vessel is at least about 20 - 40% of the total amount of ozone available. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя непрерывную передачу частиц целлюлозы в первой емкости реактора от входа до выхода во время осуществления смешения с высокими сдвигающими усилиями. 9. The method according to claim 8, characterized in that it further includes the continuous transfer of cellulose particles in the first reactor vessel from inlet to outlet during mixing with high shear forces. 10. Реактор для отбелки частиц высококонсистентной целлюлозы газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для отбелки целлюлозы от первой степени белизны GE до второй, более высокой степени белизны GE, отличающийся тем, что реактор содержит первую ступень реактора, имеющую емкость для смешения в качестве средства для смешения с высокими сдвиговыми усилиями и средство контактирования для осуществления контакта частиц целлюлозы, имеющих консистентность более 20%, с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, для полного смешения и контактирования частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, за счет переворачивания частиц целлюлозы при перемещении частиц целлюлозы в реакторе так, что, по существу, все частицы целлюлозы должны подниматься, разбрасываться и перемешиваться в присутствии газообразной отбеливающей смеси для реакции по меньшей мере части частиц целлюлозы с озоном в первой ступени реактора, вторую ступень реактора, имеющую удерживающую емкость для приема частиц целлюлозы и газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, из средства для смешения и контактирования с высокими сдвигающими усилиями и для удержания частиц целлюлозы в слое целлюлозы для дополнительного реагирования частиц целлюлозы с непрореагировавшим озоном, принятым из первой ступени реактора в течение времени, достаточном для завершения реакции частиц целлюлозы с озоном, средство для смешения низкоконсистентной целлюлозы с веществами для подкисления и образования хелатных соединений, устройство для загущения для удаления влаги из низкоконсистентной целлюлозы для получения высококонсистентной целлюлозы с консистентностью свыше 20%, измельчающее устройство высококонсистентной целлюлозы до заданного размера частиц целлюлозы и объемного веса и наклонный шнековый конвейер для направления высококонсистентной целлюлозы в измельчающее устройство. 10. A reactor for bleaching particles of highly consistent pulp with a gaseous bleaching mixture containing ozone for bleaching pulp from a first degree of brightness of GE to a second, higher degree of brightness of GE, characterized in that the reactor contains a first stage of the reactor having a mixing vessel as a means for high shear mixing and contacting means for contacting cellulose particles having a consistency of more than 20% with a gaseous whitening mixture containing ozone for complete mixing I and contacting the cellulose particles with a gaseous whitening mixture containing ozone due to the inversion of the cellulose particles while moving the cellulose particles in the reactor so that essentially all of the cellulose particles must rise, scatter and mix in the presence of a gaseous whitening mixture for the reaction at least parts of cellulose particles with ozone in the first stage of the reactor, the second stage of the reactor having a holding tank for receiving cellulose particles and a gaseous whitening mixture containing ozone, h means for mixing and contacting with high shear forces and for holding the cellulose particles in the cellulose layer for additional reaction of the cellulose particles with unreacted ozone received from the first stage of the reactor for a time sufficient to complete the reaction of the cellulose particles with ozone; means for mixing low-consistency cellulose with substances for acidification and the formation of chelate compounds, a thickening device for removing moisture from low-grade pulp to obtain high istentnoy pulp with a consistency of above 20%, the grinding device of the pulp to a desired particle size of the cellulose and the volume weight and the inclined screw conveyor for guiding the pulp in the comminuting device. 11. Реактор из п.10, отличающийся тем, что средство для смешения с высокими сдвигающими усилиями и средство контактирования имеет емкость с входом для приема частиц целлюлозы и средство для подачи частиц целлюлозы на выходе из емкости для смешения и контактирования для удаления частиц целлюлозы и озона после реакции по меньшей мере части частиц целлюлозы с озоном, а емкость для удержания имеет впускное отверстие, сообщающееся с выпускным отверстием емкости для смешения и контактирования. 11. The reactor of claim 10, characterized in that the means for mixing with high shear forces and the contacting means has a container with an inlet for receiving cellulose particles and a means for supplying cellulose particles at the outlet of the mixing and contacting vessel to remove cellulose particles and ozone after the reaction of at least a portion of the cellulose particles with ozone, and the containment vessel has an inlet communicating with the outlet of the container for mixing and contacting. 12. Реактор по п.11, отличающийся тем, что средство для смешения с высокими сдвигающими усилиями и средство контактирования содержит корпус, определяющий вход и выход, сообщающиеся с внутренней камерой, содержащей два параллельных вращающихся вала с смонтированными на них шнековыми скребками, входящими в зацепление, для перемещения частиц целлюлозы от входа к выходу. 12. The reactor according to claim 11, characterized in that the means for mixing with high shear forces and the contacting means comprises a housing defining an input and an output communicating with an internal chamber containing two parallel rotating shafts with screw scrapers mounted on them and engaged , to move cellulose particles from inlet to outlet. 13. Реактор по п.11, отличающийся тем, что емкость для смешения содержит корпус, определяющий вход и имеющий внутреннюю камеру, содержащую вращающийся вал с множеством отдельных, радиально выступающих жестких элементов и множество взаимодействующих жестких элементов, выступающих внутрь от корпуса в сторону вращающегося вала. 13. The reactor according to claim 11, characterized in that the mixing vessel comprises a housing defining an input and having an internal chamber comprising a rotating shaft with a plurality of separate, radially protruding rigid elements and a plurality of interacting rigid elements protruding inward from the housing towards the rotating shaft . 14. Реактор по п.11, отличающийся тем, что емкость для смешения и контактирования содержит корпус, определяющий вход и имеющий внутреннюю камеру, содержащую вращающийся вал с непрерывным шнековым скребком, причем шнековый скребок имеет множество частей, вырезанных из скребка для образования в нем отверстий, причем вырезанные части изогнуты под определенным углом относительно вала. 14. The reactor according to claim 11, characterized in that the container for mixing and contacting comprises a housing defining an input and having an internal chamber containing a rotating shaft with a continuous screw scraper, the screw scraper having many parts cut from the scraper to form holes in it moreover, the cut out parts are bent at a certain angle relative to the shaft. 15. Реактор по п.11, отличающийся тем, что дополнительно содержит измельчающее устройство, установленное на корпусе, для измельчения частиц целлюлозы и направления частиц целлюлозы во впускное отверстие емкости для смешения и контактирования. 15. The reactor according to claim 11, characterized in that it further comprises a grinding device mounted on the housing for grinding pulp particles and directing the pulp particles into the inlet of the mixing and contacting vessel. 16. Реактор по п.11, отличающийся тем, что вторая ступень реактора имеет средство для протягивания газообразной отбеливающей смеси через слой целлюлозы для десорбции, по существу, всего озона из газообразной отбеливающей смеси при реакции с целлюлозой, и средство для отделения уловленных частиц целлюлозы от газообразной отбеливающей смеси после десорбции. 16. The reactor according to claim 11, characterized in that the second stage of the reactor has means for pulling the gaseous bleaching mixture through the cellulose layer to desorb essentially all of the ozone from the gaseous bleaching mixture in the reaction with cellulose, and a means for separating the captured cellulose particles from gaseous whitening mixture after desorption. 17. Реактор по п.11, отличающийся тем, что первая ступень реактора включает в себя корпус, определяющий вход и выход, и средство для передачи частиц целлюлозы от входа к выходу одновременно со смешением с высокими сдвигающими усилиями и контактированием частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью. 17. The reactor according to claim 11, characterized in that the first stage of the reactor includes a housing that defines the input and output, and means for transferring cellulose particles from inlet to outlet simultaneously with mixing with high shear forces and contacting the cellulose particles with a gaseous bleaching mixture . 18. Реактор по п.17, отличающийся тем, что первая ступень имеет заданную длину между входом и выходом, а средство для передачи имеет средство для вращения его со скоростью, достаточной для того, чтобы примерно между 50 - 90% озона в газообразной отбеливающей смеси расходовалось в реакции с частицами целлюлозы внутри первой ступени реактора. 18. The reactor according to claim 17, characterized in that the first stage has a predetermined length between the input and output, and the transmission means has means for rotating it at a speed sufficient so that between about 50 - 90% of the ozone in the gaseous bleaching mixture spent in the reaction with cellulose particles inside the first stage of the reactor. 19. Реактор по п.18, отличающийся тем, что вторая ступень реактора имеет вертикальную, обычно цилиндрическую емкость, имеющую верхнюю часть и нижнюю часть, причем верхняя часть соединена с выходом корпуса первой ступени реактора для приема частиц целлюлозы и газообразной отбеливающей смеси. 19. The reactor according to p. 18, characterized in that the second stage of the reactor has a vertical, usually cylindrical tank having an upper part and a lower part, the upper part being connected to the outlet of the housing of the first stage of the reactor for receiving cellulose particles and gaseous bleaching mixture. 20. Реактор по п. 19, отличающийся тем, что в качестве первой ступени реактора используют паровой смеситель, экструдер, шнековый дефибратор или шнековый конвейер с нарезанными и отбортованными скребками. 20. The reactor according to claim 19, characterized in that the first stage of the reactor uses a steam mixer, an extruder, a screw defibrator or a screw conveyor with cut and flanged scrapers. 21. Реактор по п.19, отличающийся тем, что корпус первой ступени реактора дополнительно образует по меньшей мере одну внутреннюю камеру, сообщающуюся входом и выходом, средство для передачи содержит по меньшей мере один вращающийся центральный вал, проходящий по длине внутренней камеры, и выступающие средства, установленные на валу для подъема, отбрасывания и перемешивания частиц целлюлозы во время их перемещения от входа к выходу. 21. The reactor according to claim 19, characterized in that the housing of the first stage of the reactor additionally forms at least one inner chamber communicating with the input and output, the transmission means comprises at least one rotating central shaft extending along the length of the inner chamber, and protruding means mounted on the shaft for lifting, discarding and mixing the pulp particles during their movement from inlet to outlet. 22. Реактор по п.21, отличающийся тем, что выступающее средство выполнено в виде непрерывного скребкового шнека, окружающего вал и имеющего множество частей, которые вырезаны из скребка для образования в нем отверстий, причем вырезанные части согнуты под определенным углом относительно вала. 22. The reactor according to item 21, characterized in that the protruding means is made in the form of a continuous scraper screw surrounding the shaft and having many parts that are cut from the scraper to form holes in it, and the cut parts are bent at a certain angle relative to the shaft. 23. Система для отбелки целлюлозы озоном, отличающаяся тем, что в комбинации содержатся средства для смешения низкоконсистентной целлюлозы с веществами для подкисления и образования хелатных соединений, загущающие средства для обезвоживания низкоконсистентной целлюлозы и получения высококонсистентной целлюлозы с консистентностью свыше 20%, насос для передачи низкоконсистентной целлюлозы в загущающие средства, средство для измельчения высококонсистентной целлюлозы до заданного размера частиц, средство для ввода газообразной отбеливающей смеси, содержащей озон, в средство для измельчения с целлюлозой, первое реакторное средство для перемешивания с большими сдвигающими усилиями и контактирования частиц высококонсистентной целлюлозы с озонсодержащей отбеливающей смесью для смешения и контакта частиц целлюлозы с озоном для взаимодействия части частиц целлюлозы с озоном, при этом первое реакторное средство содержит корпус с входом и выходом и средство для передачи частиц целлюлозы от входа к выходу при смешивании и контакте частиц целлюлозы с газообразной отбеливающей смесью, содержащей озон, причем первое реакторное средство имеет один вращаемый вал, проходящий по длине корпуса, и выступающие средства, установленные на вращаемом валу для подъема, отбрасывания и перемешивания частиц целлюлозы во время из движения от входа к выходу, имеет средства для вращения вала со скоростью, достаточной, чтобы примерно 50 - 90% озона в газообразной отбеливающей смеси использовалось в реакции с частицами целлюлозы внутри корпуса, и второе реакторное средство для приема частиц целлюлозы и газообразной отбеливающей смеси для удержания частиц целлюлозы в слое целлюлозы для реагирования с неконтактируемым и непрореагировавшим озоном в газообразной отбеливающей смеси, содержащее цилиндрический корпус с верхней частью и днищем, причем верхняя часть расположена смежно с корпусом первого реакторного средства и образует вход, сообщающийся непосредственно с выходом первого реакторного средства для приема смешанной целлюлозы и газообразной отбеливающей смеси, причем второе реакторное средство имеет средство для протягивания газообразной отбеливающей смеси через слой целлюлозы для десорбции, по существу, всего оставшегося озона из смеси и средство для отделения уловленных частиц целлюлозы от газообразной отбеливающей смеси. 23. System for bleaching cellulose with ozone, characterized in that the combination contains means for mixing low-grade cellulose with substances for acidifying and chelating compounds, thickening means for dehydrating low-grade cellulose and producing high-grade pulp with a consistency of over 20%, a pump for transferring low-grade pulp in thickening agents, means for grinding highly consistent pulp to a predetermined particle size, means for introducing gaseous bleaching of a mixture containing ozone into a pulverizing agent with cellulose, a first reactor means for mixing with high shear forces and contacting highly consistent pulp particles with an ozone-containing bleaching mixture for mixing and contacting the cellulose particles with ozone for the interaction of part of the cellulose particles with ozone, the first the reactor means comprises a housing with an inlet and an outlet and a means for transferring cellulose particles from the inlet to the outlet when mixing and contacting the cellulose particles with gaseous bleaching a mixture containing ozone, the first reactor means having one rotatable shaft extending along the length of the casing, and the protruding means mounted on the rotatable shaft for lifting, discarding and mixing pulp particles during movement from inlet to outlet, has means for rotating the shaft at a rate sufficient so that approximately 50 to 90% of the ozone in the gaseous bleaching mixture is used in the reaction with the cellulose particles inside the housing, and a second reactor means for receiving the cellulose particles and gaseous bleaching mixtures for retaining cellulose particles in a cellulose layer for reacting with non-contacting and unreacted ozone in a gaseous bleaching mixture containing a cylindrical body with an upper part and a bottom, the upper part adjacent to the body of the first reactor means and forms an input communicating directly with the output of the first reactor means for receiving mixed cellulose and a gaseous whitening mixture, the second reactor means having means for drawing gaseous whitening minutes the mixture through the pulp bed to strip substantially all residual ozone from the mixture, and means for separating the collected cellulose particles from the gaseous bleaching mixture. 24. Система по п.23, отличающаяся тем, что выступающим средством является непрерывный скребковой шнек, окружающий вал и имеющий множество частей, которые вырезаны из скребка для образования отверстий, причем вырезанная часть согнута под заданным углом относительно вала. 24. The system according to item 23, wherein the protruding means is a continuous scraper auger surrounding the shaft and having many parts that are cut from the scraper to form holes, and the cut part is bent at a given angle relative to the shaft. 25. Система по п.23, отличающаяся тем, что первым реакторным средством является паровой смеситель, экструдер, шнековый дефибратор или шнековый конвейер с нарезанными и отбортованными скребками. 25. The system according to item 23, wherein the first reactor means is a steam mixer, an extruder, a screw defibrator or a screw conveyor with cut and flanged scrapers.

Images